如何解釋惠勒延遲選擇實驗?

其實,如果讀懂我的論文和科普,這個問題實在不值得回答。但是為了讓歷史記住@自然自姌 @一杯清茶2357 這幾個阻礙傳播科學的無恥小人,並警示後人,我願意回答這個問題,以便讓他們和這個回答一起載入歷史。

首先,我們來瞭解一下惠勒延遲選擇實驗。(下面【】內文字摘自百度,在此表示感謝。由於實驗很荒唐,大家看不懂很正常,讀者可略過)

【「延遲實驗」是由愛因斯坦的同事約翰·惠勒提出的,[1]1979年為紀念愛因斯坦誕辰100週年而在普林斯頓召開了一場討論會,會上約翰·惠勒提出了「延遲實驗」的構想,惠勒通過一個戲劇化的思維實驗指出,對電子的雙縫干涉進行了進一步思考,並指出我們可以「延遲」電子的決定,使得它在已經實際通過了雙縫屏幕之後,再來選擇究竟是通過了一條縫還是兩條。此種說法震驚當時的學術界。

1979年是愛因斯坦誕辰100週年,在他生前工作的普林斯頓召開了一次紀念他的討論會。在會上,愛因斯坦的同事,也是玻爾的密切合作者之一約翰·惠勒(John Wheeler)提出了一個相當令人喫驚的構想,也就是所謂的「延遲實驗」(delayed choice experiment)。我們已經對電子的雙縫干涉非常熟悉了,根據哥本哈根解釋,當我們不去探究電子到底通過了哪條縫,它就同時通過雙縫而產生干涉,反之,它就確實地通過一條縫而順便消滅干涉圖紋。

實驗的基本思路是,用塗著半鍍銀的反射鏡來代替雙縫。一個光子有一半可能通過反射鏡,一半可能被反射,這是一個量子隨機過程,跟它選擇雙縫還是單縫本質上是一樣的。把反射鏡和光子入射途徑擺成45度角,那麼它一半可能直飛,另一半可能被反射成90度角。但是,我們可以通過另外的全反射鏡,把這兩條分開的岔路再交匯到一起。在終點觀察光子飛來的方向,我們可以確定它究竟是沿著哪一條道路飛來的。

但是,我們也可以在終點處再插入一塊呈45度角的半鍍銀反射鏡,這又會造成光子的自我干涉。如果我們仔細安排位相,我們完全可以使得在一個方向上的光子呈反相而相互抵消,而在一個確定的方向輸出。這樣的話我們每次都得到一個確定的結果(就像每次都得到一個特定的干涉條紋一樣),根據量子派的說法,此時光子必定同時沿著兩條途徑而來!

總而言之,如果我們不在終點處插入半反射鏡,光子就沿著某一條道路而來,反之它就同時經過兩條道路。問題是,是不是要在終點處插入半透鏡,這可以在光子實際通過了第一塊反射鏡,已經快要到達終點時才決定。我們可以在事情發生後再來決定它應該怎樣發生!如果說我們是這出好戲的導演的話,那麼我們的光子在其中究竟扮演了什麼角色,這可以等電影拍完以後再由我們決定!

雖然聽上去古怪,但這卻是哥本哈根派的一個正統推論!惠勒後來引玻爾的話說,「任何一種基本量子現象只在其被記錄之後纔是一種現象」,我們是在光子上路之前還是途中來做出決定,這在量子實驗中是沒有區別的。歷史不是確定和實在的——除非它已經被記錄下來。更精確地說,光子在通過第一塊透鏡到我們插入第二塊透鏡這之間「到底」在哪裡,是個什麼,是一個無意義的問題,我們沒有權利去談論它,它不是一個「客觀真實」!惠勒用那幅著名的「龍圖」來說明這一點,龍的頭和尾巴(輸入輸出)都是確定的清晰的,但它的身體(路徑)卻是一團迷霧,沒有人可以說清。

在惠勒的構想提出5年後,馬裏蘭大學的卡洛爾?阿雷(Carroll O Alley)和其同事當真做了一個延遲實驗,其結果真的證明,我們何時選擇光子的「模式」,這對於實驗結果是無影響的(和玻爾預言的一樣,和愛因斯坦的相反!),與此同時慕尼黑大學的一個小組也作出了類似的結果。

這樣稀奇古怪的事情說明瞭什麼呢?

這說明,宇宙的歷史,可以在它實際發生後才被決定究竟是怎樣發生的!】

下面來解釋惠勒延遲選擇實驗。

首先,我們要明確下列幾點:

1.一個單光子不可能同時被反射和折射,即光子不可分,否則就不能稱其為「子」了。

2.透射率為50%,意味著一百個光子,大約有五十個會透射過去,並非一個單光子透射過去半個光子。

3.發射單個光子通常應該利用單原子,電子躍遷和發出光子的時間,是無法準確確定的。因此無法準確確定單個光子到達某一點的時間。

4.光路較短,光速很快,很難保證半透鏡是在光子通過反射鏡後、到達半透鏡前插入的。何況還有上述第3.點。

5.根據量子力學,光子處於不確定狀態,也不應該能知道什麼時候單光子在哪兒!

根據上述3、4、5,惠勒延遲選擇實驗如何能實現把半透鏡在光子通過反射鏡之後、到達半透鏡之前插入的?

現在我來解釋惠勒延遲選擇實驗:

根據1和2,光子經過半透鏡之後,要麼透射走路徑2,要麼反射走路徑1。如果在終點處不放半透鏡,兩個路徑不同時刻飛來的單光子向相互垂直的不同方向飛去,當然沒有干涉。如果在終點處放上半透鏡,對本來就是兩個路徑來的光子來說,只要是在光子到達之前放入的,就是一樣的,和光子通過沒通過反射鏡,有什麼關係呢?既然是到達前放入的,就不存在延遲選擇,應該叫及時選擇!

解釋完這個實驗,人們一定會問,先後從兩個路徑來的光子,怎麼能干涉呢?量子力學當然解釋不了這個問題,解釋不了不同時刻到達同一點的「波」怎麼干涉!而我的論文給出了科學合理的解釋。

或許有人會問,這個實驗為什麼叫延遲選擇實驗?

他們認為,在終點處插入半透鏡,有干涉現象,意味著光子從兩個路徑來。在終點處不插入半透鏡,無干涉現象,意味著光子從一個路徑來(這個結論來自:雙縫能干涉,單縫不能干涉,因此,不干涉就是單縫。??)由此得出:光子走一個路徑還是兩個路徑,由終點處放不放半透鏡決定。於是,他們就決定先不放透鏡,這樣,光子就應該走一個路徑。等光子通過反射鏡已經選擇了一條路徑後,再插入終點處半透鏡,按理,光子應該從一個路徑來(即所謂的沒有干涉),結果發現依然有干涉,即還是來自兩個路徑。由此他們得出結論,即便是在光子通過反射鏡後再插入終點處的半透鏡,和先插入半透鏡是一樣的。後插入的終點處的透鏡和先插入一樣,也能決定光子走兩條路。

他們的前提條件是,前面的光走一條路還是兩條路,是由終點處插不插入半透鏡決定,而在光子已經通過反射鏡後再插入,即後選擇,也能決定前面的光走幾條路。這就是延遲選擇實驗的由來。我的問題是,前面的光走幾條路,能由後面插不插透鏡決定嗎?

從上面這段話中不難看出,他們在不斷偷換干涉和兩路光、不干涉和一路光的概念。

惠勒延遲選擇實驗的問題出在了哪裡? 1.把光子當成可分割的,把50%透射率當成了可透射半個光子。 2.把有干涉現象和同時有兩路光等價,把沒有干涉現象和只有一路光等價,並由此得出:有半透鏡時,有干涉,因此是兩路光;無半透鏡時,無干涉,因此是一路光。進而得出:終點處有無半透鏡決定了前面的光是走一路還是走兩路的結論。 3.根據終點處是否插入半透鏡能決定光走幾條路這個錯誤離奇的前提,在光通過反射鏡而沒到達半透鏡前,插入半透鏡,仍然有干涉,得出了能夠決定光走幾條路的終點處的半透鏡延遲插入也同樣能決定光走兩條路。

這就是大家都奉為聖經、不敢質疑、也不允許別人質疑的科學?


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