27.坍縮假設(shè)
“什么!”林雪思后退半步,險(xiǎn)些沒站穩(wěn)(wěn),“剛才那些,只是科普實(shí)驗(yàn)?”
周晨扶了扶眼鏡,道:“是啊,這些實(shí)驗(yàn)基本是數(shù)(shù)十年前就已經(jīng)(jīng)做過的,除了那個(gè)用延時(shí)觀測(cè)裝置的實(shí)驗(yàn)。我們采用延時(shí)觀察的實(shí)驗(yàn)又叫做量子擦除實(shí)驗(yàn),是1999年第一次被設(shè)計(jì)出的。”
“那,這個(gè)量子擦除實(shí)驗(yàn),有沒有什么解釋?我,我真的沒法理解,為什么果會(huì)對(duì)因產(chǎn)(chǎn)生影響。”
“當(dāng)然有解釋?!敝艸康?,“一種主流的解釋是,我們能否觀察到干涉現(xiàn)(xiàn)象取決于我們選擇觀察什么樣的系統(tǒng)(tǒng)。如果我們的界面定在只限于屏幕,那么我們就拋棄了所有被光子2帶走的關(guān)于系統(tǒng)(tǒng)的信息,只看到系統(tǒng)(tǒng)的一小部分。我們看到兩條亮線而不到干涉,是因?yàn)槲覀冇^測(cè)的范圍本來就沒有包括干涉信息。干涉仍然存在,但是它存在于我們無法觀察的地方?!?p> 他頓了頓,繼續(xù)(xù)說道:“如果擴(kuò)大我們的系統(tǒng)(tǒng)范圍,從而包括了光子2的后續(xù)(xù)信息,那么我們就會(huì)看到更加完整的信息,才有可能看到干涉現(xiàn)(xiàn)象。也就是說,干涉現(xiàn)(xiàn)象的消失還是存在,取決于我們選取的觀察界面,也就是取決于我們選擇拋棄這個(gè)糾纏整體的哪一部分的信息?!?p> “但是,在觀察一個(gè)宏觀系統(tǒng)(tǒng)時(shí),我們不可能把和這個(gè)系統(tǒng)(tǒng)發(fā)(fā)生糾纏關(guān)系的所有部分都觀察一遍,因此必然會(huì)丟掉一些信息。而丟掉的信息,就使得那些干涉現(xiàn)(xiàn)象處于我們無法觀察的狀態(tài)(tài)。這根本就不需要波函數(shù)(shù)的隨機(jī)坍縮,是在薛定諤方程的控制之下就發(fā)(fā)生的。這,就是退相干的基本思想。”
林雪思苦著臉,用雙手抓住烏黑的長發(fā)(fā):“為什么,你說的每個(gè)字我都能聽懂,而連在一起,我就不明白是什么意思了呢?”
誒,我感覺我講的已經(jīng)(jīng)非常通俗易懂了啊!
周晨略一思索,道:“那我換一種比較簡單的說法。根據(jù)(jù)坍縮假設(shè),我們可以認(rèn)為光子1與光子2之間存在著瞬時(shí)聯(lián)(lián)系。由于光子1到達(dá)屏幕被觀察總是先于光子2被觀測(cè),所以我們可以認(rèn)為,光子1被觀測(cè)的時(shí)候,它的狀態(tài)(tài)因?yàn)橛^測(cè)而坍縮了,而這種坍縮,就會(huì)立即影響到光子2的路徑,使光子2從x?、x?兩個(gè)路徑的疊加態(tài)(tài)按照一定的概率坍縮到某一條路徑上。我這么說,你能理解嗎?”
林雪思點(diǎn)點(diǎn)頭:“嗯,這種解釋比剛才的容易理解一點(diǎn)?!?p> 果然,我還是很有講解天賦的嘛!
周晨暗暗自喜,繼續(xù)(xù)講道:“后續(xù)(xù)光子2的演化,是以‘與它對(duì)應(yīng)的光子1坍縮在屏幕的某點(diǎn)’這個(gè)事件為基礎(chǔ)展開的。后續(xù)(xù)光子2被以何種形式來觀測(cè),就導(dǎo)致了光子2的后續(xù)(xù),進(jìn)而影響了后續(xù)(xù)的光子2和光子1的關(guān)聯(lián)(lián)性。光子2是否被擦除路徑信息,導(dǎo)致了它后續(xù)(xù)演化方向的不同,因而光子1和光子2的關(guān)聯(lián)(lián)性也朝著不同的方向演化。這就是為何擦除就有干涉而不擦除就沒有干涉——因?yàn)樗鼈兊年P(guān)聯(lián)(lián)性變得不同了。所以,并非擦除影響了光子1的分布,而是反過來光子1的分布影響了所謂的擦除?!?p> 周晨一口氣說完長長的一段話,不得不深呼吸了數(shù)(shù)次。他看林雪思沒有說話,問道:“怎么樣,我這樣講很好理解吧?”
好理解?好理解個(gè)頭??!林雪思沉默片刻,但看在周晨辛辛苦苦講了這么長時(shí)間的份上,還是強(qiáng)迫自己露出了笑容,違心道:“我聽懂了,謝謝啦?!?p> 周晨得到了肯定的回答,滿意的點(diǎn)點(diǎn)頭,道:“其實(shí)這兩個(gè)解釋也屬于假設(shè)的范疇?,F(xiàn)(xiàn)在,關(guān)于量子力學(xué)的基礎(chǔ)研究仍在繼續(xù)(xù),這些解釋也可能不是完全正確的。量子力學(xué)的詮釋流派有很多,目前還沒有一個(gè)詮釋能夠以明確的證據(jù)(jù)打敗其他假設(shè)?!?p> 至于被作為哥本哈根領(lǐng)袖的玻爾也認(rèn)同的“未來影響過去”的觀點(diǎn),則是因?yàn)榫窒抻詆?dāng)時(shí)的物理學(xué)發(fā)(fā)展,關(guān)于量子糾纏、退相干等現(xiàn)(xiàn)象的討論還沒有完全展開。事實(shí)上,未來對(duì)過去并不能產(chǎn)(chǎn)生任何影響。
說著,周晨搬走了延時(shí)觀測(cè)裝置,將實(shí)驗(yàn)臺(tái)上恢復(fù)到了最開始的“激光筆、薄板、光屏”的配置,并開始在實(shí)驗(yàn)裝置周圍架設(shè)中微子發(fā)(fā)射器與探測(cè)器。
林雪思看著與剛剛那些樸實(shí)無華的設(shè)備形成鮮明對(duì)比的中微子探測(cè)器,好奇地問道:“這又是什么呢?”
“中微子探測(cè)器?!敝艸墾院喴賡W,“這是領(lǐng)先世界……我是說,是世界頂尖的設(shè)備,可以通過中微子的震蕩來獲得信息,可以不擾動(dòng)光子的情況下,直接對(duì)路徑信息進(jìn)行測(cè)量。”
林雪思疑惑道:“可是,剛剛使用的延時(shí)觀測(cè)裝置,不是已經(jīng)(jīng)做到了在不擾動(dòng)光子的情況下對(duì)信息進(jìn)行測(cè)量嗎?這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)有什么區(qū)(qū)別嗎?”
“當(dāng)然有。”周晨指了指放在一旁的延時(shí)觀測(cè)裝置道,“由于人類本身的限制,即人類必須通過光子觀察才能產(chǎn)(chǎn)生視覺,這對(duì)于質(zhì)(zhì)量極小的量子來說,產(chǎn)(chǎn)生的影響是巨大的。有一個(gè)比較流行的比喻,是我們?yōu)榱擻^察一個(gè)乒乓球,而扔了一個(gè)保齡球去撞擊它?!?p> “而中微子探測(cè)器,完美的規(guī)(guī)避了這個(gè)問題。”周晨盯著產(chǎn)(chǎn)生干涉條紋的光屏,迫不及待地打開了中微子發(fā)(fā)射器與探測(cè)器的電源。
只見,屏幕上的干涉條紋,還是變成了兩條亮線!
周晨的表情凝固在了臉上。
“這……”林雪思遲疑道,“這次應(yīng)該怎么解釋?不管用什么方法進(jìn)行觀察,只要得知了光子的路徑信息,干涉條紋都會(huì)消失!難道,每個(gè)光子都有自己的思想?那么,宇宙是不是也有自己的思想?”
“泛靈論?!敝艸繐u了搖頭,“不少人也有你這種觀點(diǎn),有些宗教人士還憑這種現(xiàn)(xiàn)象想要把早被淘汰的泛靈論死灰復(fù)燃。其實(shí),從科學(xué)的角度也完全可以解釋?!?