生命也許只是一場幻覺:現實只有觀測才會存在?

科學家通過一項實驗,證明了這一理論在原子尺度上的正確性。根據量子力學定律,“外在世界”與我們自己的主觀感受之間的界限是很模糊的。當物理學家觀察原子或光子時,他們的觀測結果將取決於實驗方式。

為了驗證這一點,澳大利亞國立大學(Australian National University)的物理學家們近日開展了知名的約翰·惠勒延遲選擇實驗(John Wheeler's delayed-choice thought experiment)。

實驗內容包含一個移動的物體,該物體既可以選擇表現為粒子的形式,又可以表現為波的形式。而惠勒試驗提出的問題是——該物體要在什麼時刻決定表現為其中的某一種形式呢?

常識認為,物體要麼表現為粒子形式,要麼表現為波的形式,和我們觀測的方式無關。但量子力學認為,觀察到的物體究竟表現為粒子形式還是波的形式,僅僅取決於該物體到達終點時我們觀測的方式。而這也正是這支澳大利亞的研究團隊得到的結果。

“我們的實驗證明,觀測方式決定了一切。在量子水平上,如果你不看著它的話,現實的確是不存在的。”副教授安德魯·特魯斯考特(Andrew Truscott)說道。雖然看上去很奇怪,但實驗結果確實證明了量子理論的有效性。

量子理論主宰著微觀世界,併成為了許多科技得以發展的根基,如LED,激光和電腦芯片等。澳大利亞國立大學的研究者們沒有采納惠勒實驗最初的設想,即使用由鏡子彈回的光束,而是使用了由激光粉碎的原子。

“將量子物理中對干涉的預測應用到光上似乎有點奇怪,因為光看上去更像波,”博士生羅曼·卡基莫夫(Roman Khakimov)說道,“但原子是一種更加複雜的東西,有自己的質量,還會和電場產生反應等等,如果用原子進行實驗的話,就更奇怪了。”

特魯斯考特教授的研究團隊先是捕獲了一些氦原子,使其處於懸浮狀態,名為玻色-愛因斯坦冷凝物,然後將它們噴射出去,直到只剩下一個氦原子為止。然後讓這個氦原子下落,通過兩道排成柵欄狀的激光束。這有點類似於現實中的柵欄,可以將光線分割開,起到了十字路口的作用。

接著,實驗人員會隨機放置一道光柵,用來將原子路徑重新組合在一起。放置光柵之後,實驗人員可以觀察到相長干涉或相消干涉,就好像這個原子選擇了兩條路徑一樣。

而如果沒有放置第二道光柵,實驗人員便觀察不到任何干涉,就好像原子只走了其中的一條路徑。然而,只有當原子通過第一道“十字路口”之後,決定是否放置第二道光柵的隨機數才會確定下來。

特魯斯考特表示,如果你相信原子只選擇了其中一條路徑,或者相信原子選擇了兩條路徑,那麼你就不得不接受這樣的說法,即在未來的觀測方式會影響到原子過去的狀態。“原子並不是直接從A移動到B的。無論原子表現出波的特性還是粒子的特性,只有在終點處進行觀測時,它的選擇才會變為現實。”


生命也許只是一場幻覺:現實只有觀測才會存在?


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