硬核科普:深层解读波粒二象性,三个著名实验颠覆你的世界观!( 三 )



下面就是真正让你脑子烧糊的部分啦! 假如我们打开M1:M1测量光子A的偏振性 。 由于A与B处于纠缠态 , 他们其实是一个垂直一个水平 , 当光子B通过一个偏振片之后 , 偏振性就改变了 。 这个时候就与纠缠态 , A的状态也会改变 , 测量A , 我们就能知道光子B“到底”是通过了两个缝中的哪一条 。 这时候 , 惊人的结果发生了 。 只要打开M1 , 干涉条纹就消失了 , 挡板上的光子痕迹变成了两坨 。 而关闭M1 , 干涉条纹就又回来了 。
注意 , M1与试验设备没有任何物理联系 , 事实上 , 你可以把它放到宇宙的另外一端 。 它仅有的工作就是观察光子B兄弟的偏振性 。 所以这个实验说明了“观察者效应” 。 另外一个有趣的事实是 , 只要M1打开 , 条纹就消失了 , 并不需要一个穿着白大褂的科学家去看结果:到底哪个光子经过哪条缝啊?所以“意识”在这个实验中不扮演任何角色 , 你不需要一个有意识的观察者才能让量子混合状态坍缩为一个状态 。 在这里 , 冰冷的M1充当观察者的角色 。 真正的观察者的定义 , 还是个开放问题 , 现在还没有答案 。
实验三
准备好了么?如果准备好了 , 请往下看 。 下面是最让人震惊的部分 。 如果你对上面的部分还有疑惑 , 请务必理清头绪再往下看!
延时量子擦除试验 , 它甚至让我们对“因果关系”产生了怀疑 。
上面的图是试验台 , 下面的解释很重要 。 一定要搞清试验台是如何运作的 。
1. 一道激光通过双缝板 , 打到BBO上 , 形成了两对纠缠态的光子;红色的光路表示光子通过了上面一道缝(缝A) , 蓝色的光路代表光子通过了下面一道缝(缝B) 。 请注意 , 光子的波长是完全一样的!不同的颜色只是为了逻辑地区分它们通过了哪一道缝;
2. D0的角色是上一个实验中最后观测挡板的角色 , D1~D4是感光元件 , 图中的光路 , 从BBO至D1、D2、D3、D4的距离是完全一样的 。 是BBO到D0的两倍;
3. 如果没有D1~D4所有的设备 , 那么参考上一个试验 , 我们没办法知道某一个光子是通过红色光路到达D0、或是通过蓝色光路到达D0 , 光在D0上 , 形成了干涉的条纹;
4. BSa , BSb , BSc是三面半银透镜 , 它有50%的几率使得光子透过 , 50%的记录使得光子反射 。红色光子的纠缠兄弟 , 有50%的几率击中D4 , 25%的几率击中D125%的几率击中D2; 蓝色光子的纠缠兄弟 , 有50%的几率击中D3 , 25%的几率击中D125%的几率击中D2;
5. 情况A. 假如D4感光 , 那么我们就明确地知道 , 它的红色纠缠兄弟击中D0;假如D3感光 , 那么我们就明确地知道 , 它的蓝色纠缠兄弟击中D0 。 如此 , 我们就知道了D0上面每一个光子是通过哪条缝的了!这个时候 , D0上的干涉条纹退化了 , 变成了两坨光印!
6. 情况B. 假如D1或者D2感光 , 那么我们还是不可能知道D0上光子的光路情况 , 观测信息相当于被擦除了 。 干涉条纹就被复原了!
7. 注意这个实验很重要的一个暗示:D1D2感光和D3D4感光唯一的区别是 , 通过光路知识 , 我们能提取光子信息 。 没有观测者 , 没有观测意识 , 仅仅是知识本身 , 仅仅是我们可能知道的潜能 , 就导致了混合状态的坍缩;
8. 最最重要的一点 , 所有D1~D4的感光信息的产生 , 都是发生在D0感光之后的!!仿佛光子预知了未来 , 决定了自己在通过双缝之前是否坍缩 。
这对量子力学 , 甚至哲学上的因果关系 , 都引发了广泛的讨论 。 有时间 , 我会继续更新有关这个令人震惊的实验可能产生的内涵 。
思考 , 可能的解释 , 实验的含义
感谢大家的有益的思考!大家的问题都提得非常棒!问题我都看了 , 请允许我慢慢更新 。
思考一
先给大家提一个有趣的问题让大家思考: 量子力学每有一个新的实验或发现 , 宗教教徒就如获至宝的说明这是上帝存在的证据! 如果你是其中之一 , 我邀请你思考如下问题:实验2和3中的“纠缠光子副本”(纠缠兄弟)路径对于全知的神 , 是已知的还是未知的?以基督教的神耶和华为例 , 他存在于时间和空间之外 , 所以他(她)对所有已经发生的事情 , 和即将发生的事情都了解 。
那么这说明了纠缠兄弟的路径对于他不是秘密 。 对于全知的上帝来说 , 光子路径永远已知 。 这就带来的一个悖论 , 上帝永远不可能获得“波函数”的任何知识 , 因为在他(她)眼里 , 波函数总是坍缩为粒子的 , 与“全知”矛盾 。 更重要的是:实验3说明了仅仅是有人类知道路径信息的“潜能”就导致了波函数的坍缩 , 如果这样的上帝存在 , 他(她)的知识应该腐化了宇宙中所有的实验环境 , 人类应该也永远无法获取波函数的知识 。 所以从这一点可以看出来 , 如果量子力学解释正确:符合圣经描述的上帝是不存在的 。 哎 , 量子力学原来不是上帝的盟友呐!

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