03.04 量子力學中的延遲選擇實驗怎麼解釋?

南宮焉


這個實驗我之前解釋過一次,但我覺得那次解釋得並不如人意。藉此機會我再重新整理一下。量子延遲實驗是一個思想性實驗,它的基本內容我不多介紹了。這個實驗要說明的是,光子究竟是波還是粒子,其實可以在實驗結果發生以後重新選定。換句話說,量子力學可以違背因果律!這件事情可以說是自愛因斯坦、薛定諤等人提出“量子力學不完備”詰難以後又一難題。量子力學的神奇之處或許就在這裡。

我們很難說現在物理學對量子力學有更加優美的解釋,但是無論現代物理學的哪一個解釋我們都可以毫不客氣地說“都存在問題”!正如溫伯格在2013年的一次報告中所指出的那樣,量子力學目前還不是一個很令人滿意的理論!至少在對波粒二象性的解釋上,量子力學還是沒能給出最完美的詮釋。雖然我們現在用概率波的詮釋思路來解釋波動性和粒子性的聯繫,但是這個解釋卻基本上將量子力學推到了懸崖邊上。為什麼一個不存在概率的二階偏微分方程會“導出”概率?這個問題可以說是所有量子力學詮釋都無法給出合理解釋的!溫伯格的講話裡著重強調了這一點,我相信就算是玻爾復活了也無法回答這個問題!

量子延遲實驗在某種程度上,是挑戰了量子力學的很多詮釋。比如說多重歷史假說(也叫多重宇宙詮釋),很明顯這個假說無法解釋為什麼歷史可以被修改!再比如退相干假說,明明已經沒有相干性了,可為什麼還會發生相干疊加?這和退相干(字面意思就是“相干性消失”)假說矛盾!目前來說只有哥本哈根學派的解釋可以夠得上。但是我們也得清醒認識到哥本哈根學派依然不是最好的解釋,原因是哥本哈根學派詮釋沒有解釋為什麼結果可以在事件完結以後會再被重新修正。這一點說明了目前所有的量子力學詮釋都不是自洽而且合理的。

量子延遲實驗在某種意義上為量子力學的第二次革命鋪墊了許多基礎,我們有理由相信不久的將來量子力學必定會迎來新的詮釋,但是新的詮釋是否又是“一地雞毛”我們不得而知。


科學聯盟


惠勒延遲選擇實驗是為了證明量子力學的不確定性,他認為直到測量以前,它都是不確定的,但是你一旦測量它就確定下來了,而且,你現在的測量能決定它過去的狀態。

過去的解釋是你現在的測量與否能決定它過去是以波的形式同時經過兩個路徑,還是以粒子的形式經過其中一個路徑。這當然是因為玻爾的互補原理深入人心,但是隨著理論發展,人們認識到互補原理可能是錯的,(互補原理是說光要麼是波要麼是粒子,兩種狀態不會同時出現)直到它打到屏幕上最終波函數完全坍縮之前,光可能從來沒有失去過它的波動性,也就是說波粒二象性始終存在且同時存在,它更多表現為哪個特性基於我們怎樣去測量。這能很好解釋為什麼延遲選擇實驗中我們能在光子通過第一個半透鏡後再進行測量卻能得到與傳統測量同樣的結果。因為它自始至終都有波的特性,它最終展現的粒子性的程度是基於我們的測量方式。


星宇飄零2099


量子既然具有波粒二象性,那量子完整的屬性就是波粒二象,只有這樣才算完整。分開測量就不完整,也不能很好說明問題。人就是社會中的人,你測量他的思維波,並用他的思維波來確定這個人的本質,行嗎?科學嗎,全面嗎?人的本質,畢竟要在特定的歷史的具體條件下的行為,來反映來體現,然後根據其行為在特定社會條件下的性質,以及其歷史積累,來判斷和確定人的本質。


觀彩雲


關於量子力學的延遲選擇實驗的詳細過程這裡不多贅述,只說說我的理解:延遲選擇實驗是一個非常完美的證明光子自我干涉、波函數受觀測影響坍縮的實驗,其實驗結果完全符合現代量子力學的規律。


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