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鋼鐵直男的海克斯科技系統

26.因與果

鋼鐵直男的海克斯科技系統 食肉魔塊 2021 2019-10-11 00:46:57

  林雪思眨眨眼,問道:“都有什么呢?”

  “市面上的飲料大多都有。比如紅茶,咖啡,奶茶,酸奶,椰汁,橙汁……”

  “酸奶就好,謝謝。”林雪思打斷了喋喋不休的周晨。

  “好的。”周晨比出“OK”的手勢,轉身離開實驗室,去樓上的冰箱中取飲料。

  ……

  “時間差不多了。”與林雪思閑聊片刻后,周晨放下了手中的杯子,“現在,我們可以去看看實驗結果了。”

  林雪思順著周晨指的方向望去,看到屏幕上顯示的還是熟悉的明暗相間的條紋。

  “這……你確定電子是一個一個發射的嗎?為什么還是有干涉條紋?”

  “這個裝置是絕對沒有問題的,我確定電子是一個一個發射的。”

  林雪思蹙眉道:“可是,既然每次只有一個電子,那它是怎樣出現明暗條紋的呢?難不成,它是和自己干涉?”

  “好問題!”周晨露出了贊許的目光。

  他從實驗臺上拿起兩個看上去像夾子一樣的裝置,分別固定在薄板的兩條縫旁。

  “這兩個小東西是感應器,在電子通過時可以產生信號,可以用它們檢測電子是從哪個縫隙鉆進去的。”

  說著,周晨打開了感應器的開關,并將顯示屏上的圖像清除,來記錄新的圖像。

  “現在,看著這個顯示器,你會發現一些很有意思的事情。”

  不就是干涉圖像嗎?還會有什么新的變化呢?林雪思迷惑地看著屏幕,看著一個個象征著電子的白點出現在屏幕上疊加,表情越來越凝重。

  “這?這是為什么?”最后,她忍不住轉頭望向周晨,出聲問道。

  只見,屏幕上出現的不再是明暗相間的干涉條紋,反而是兩條亮直線!

  “還記得我剛剛用過的‘加特林掃射墻’的比喻嗎?現在的電子,只表現出了粒子性,它的波動性消失了,正如用加特林掃射有兩條縫隙的墻,在后方的墻上只能兩排彈孔。”

  “我看到了呀,可是,這是為什么呢?”

  周晨滿意的點點頭,道:“很好,你先保持這個疑惑,先記住通過剛才的實驗得出的以下結論:如果我們能測得電子通過哪一條縫,它就表現出粒子性,就會出現兩條亮線;如果沒有測,它就表現波動性,即出現干涉條紋。”

  “嗯,這個我能理解。”

  “不錯,那么我現在提出一個新的問題:如果我們延遲觀測,把‘是否觀測電子的路徑’這件事,放在‘觀察顯示屏上的圖像’的后面,會出現什么呢?”

  “……不知道。”

  “所以,我們來做一個新的實驗。”周晨舉起一個手掌大小,由數十塊晶體組成的立方體,“聽說過量子糾纏吧?”

  林雪思點點頭,道:“這我還是懂一點的,畢竟當時潘院士的量子通訊衛星上新聞了嘛。”

  “那就好。”周晨把薄板左側發射電子的匣子搬到一旁,重新換回了激光筆,顯示屏上重新出現了干涉條紋,“接下來的實驗還是需要用光子做,畢竟糾纏態的電子不太好搞。”

  他顛了顛手中的透明立方體,道:“光在通過我手上的這個裝置之后,會產生一對糾纏態的光子,分別成為光子1、光子2;然后光子1射向屏幕,觀察顯示屏上是否有干涉條紋;光子2射向延遲觀測裝置。由于量子糾纏,我們觀測光子2,就能知道光子1的情況。”

  說完,周晨將這個立方體緊靠在薄板的右側。

  林雪思疑惑道:“這個延遲觀測裝置又是什么?”

  “我們先把這個兩條縫編一下號,分別為A縫、B縫。這個延遲觀測裝置,針對A縫和B縫設計了兩條光路,從A縫射出的進入長度為x?的光路a,從B縫射出的進入長度為x?的光路b。”

  “這兩條光路的路程不同,由t=x/c(c為光速),光路a需要時間x?/c入射到檢測結構,光路b需要時間x?/c入射到檢測結構,我們根據最后入射到檢測結構的時間,就可以知道光子2走的是光路a還是光路b。知道了光子2走哪一條光路,就能反推出它是穿過了哪個縫。”

  林雪思略一思索,明白了周晨的意思:“也就是說,延遲觀測裝置就是通過檢測時間,去得到光子是通過A縫還是B縫的信息?”

  “沒錯沒錯!”周晨欣慰地點點頭,孺子可教啊!

  他打開了延遲觀測裝置的開關,這時,屏幕上的干涉條紋立刻變成了兩條亮線。

  “看,這很符合我們剛剛得到的結論,把電子換成光子就完全符合了;如果我們能測得光子通過哪一條縫,它就表現出粒子性,出現兩條亮線;如果沒有測出,它就表現波動性,出現干涉條紋。”

  “是的。”

  周晨打開了延遲觀測裝置的盒子,略做調整,之間屏幕上的兩條亮線又變回了干涉條紋。

  “你把它弄壞了?”林雪思好奇道。

  “怎么可能!這玩意好貴的!”周晨動作一滯,“我只是調整了光路,現在光路a與光路b的長度相等了,即x?=x?。”

  林雪思用奇怪的眼神看著周晨,道:“可是,這有什么意義呢?這與剛才直接在縫上觀測有什么區別呢?”

  “當然有區別。”周晨笑道,“你有沒有注意到,在延遲觀測裝置上,光子2到達檢測結構的時間,在光子1投射到屏幕的時間之后。”

  “你,你的意思是……”

  “沒錯,這個光子在通過雙縫的時候,已經‘知道’了未來是否會被觀測,然后‘決定’是否進行干涉。果出現在了因的前面。”

  林雪思小口微張,感覺世界觀遭受了巨大的沖擊。

  她有些語無倫次:“這,這怎么可能呀……有因才能產生果啊……這不符合因果律……”

  “量子力學之所以難以被常人接受,正是因為它是一門反直覺的科學。”周晨微笑道,“現在,科普實驗差不多結束了,我要開始真正的實驗了。”

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