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第27章 27.坍缩假设

“什么!”林雪思后退半步,险些没站稳,“刚才那些,只是科普实验?”

周晨扶了扶眼镜,道:“是啊,这些实验基本是数十年前就已经做过的,除了那个用延时观测装置的实验。我们采用延时观察的实验又叫做量子擦除实验,是1999年第一次被设计出的。”

“那,这个量子擦除实验,有没有什么解释?我,我真的没法理解,为什么果会对因产生影响。”

“当然有解释。”周晨道,“一种主流的解释是,我们能否观察到干涉现象取决于我们选择观察什么样的系统。如果我们的界面定在只限于屏幕,那么我们就抛弃了所有被光子2带走的关于系统的信息,只看到系统的一小部分。我们看到两条亮线而不到干涉,是因为我们观测的范围本来就没有包括干涉信息。干涉仍然存在,但是它存在于我们无法观察的地方。”

他顿了顿,继续说道:“如果扩大我们的系统范围,从而包括了光子2的后续信息,那么我们就会看到更加完整的信息,才有可能看到干涉现象。也就是说,干涉现象的消失还是存在,取决于我们选取的观察界面,也就是取决于我们选择抛弃这个纠缠整体的哪一部分的信息。”

“但是,在观察一个宏观系统时,我们不可能把和这个系统发生纠缠关系的所有部分都观察一遍,因此必然会丢掉一些信息。而丢掉的信息,就使得那些干涉现象处于我们无法观察的状态。这根本就不需要波函数的随机坍缩,是在薛定谔方程的控制之下就发生的。这,就是退相干的基本思想。”

林雪思苦着脸,用双手抓住乌黑的长发:“为什么,你说的每个字我都能听懂,而连在一起,我就不明白是什么意思了呢?”

诶,我感觉我讲的已经非常通俗易懂了啊!

周晨略一思索,道:“那我换一种比较简单的说法。根据坍缩假设,我们可以认为光子1与光子2之间存在着瞬时联系。由于光子1到达屏幕被观察总是先于光子2被观测,所以我们可以认为,光子1被观测的时候,它的状态因为观测而坍缩了,而这种坍缩,就会立即影响到光子2的路径,使光子2从x?、x?两个路径的叠加态按照一定的概率坍缩到某一条路径上。我这么说,你能理解吗?”

林雪思点点头:“嗯,这种解释比刚才的容易理解一点。”

果然,我还是很有讲解天赋的嘛!

周晨暗暗自喜,继续讲道:“后续光子2的演化,是以‘与它对应的光子1坍缩在屏幕的某点’这个事件为基础展开的。后续光子2被以何种形式来观测,就导致了光子2的后续,进而影响了后续的光子2和光子1的关联性。光子2是否被擦除路径信息,导致了它后续演化方向的不同,因而光子1和光子2的关联性也朝着不同的方向演化。这就是为何擦除就有干涉而不擦除就没有干涉——因为它们的关联性变得不同了。所以,并非擦除影响了光子1的分布,而是反过来光子1的分布影响了所谓的擦除。”

周晨一口气说完长长的一段话,不得不深呼吸了数次。他看林雪思没有说话,问道:“怎么样,我这样讲很好理解吧?”

好理解?好理解个头啊!林雪思沉默片刻,但看在周晨辛辛苦苦讲了这么长时间的份上,还是强迫自己露出了笑容,违心道:“我听懂了,谢谢啦。”

周晨得到了肯定的回答,满意的点点头,道:“其实这两个解释也属于假设的范畴。现在,关于量子力学的基础研究仍在继续,这些解释也可能不是完全正确的。量子力学的诠释流派有很多,目前还没有一个诠释能够以明确的证据打败其他假设。”

至于被作为哥本哈根领袖的玻尔也认同的“未来影响过去”的观点,则是因为局限于当时的物理学发展,关于量子纠缠、退相干等现象的讨论还没有完全展开。事实上,未来对过去并不能产生任何影响。

说着,周晨搬走了延时观测装置,将实验台上恢复到了最开始的“激光笔、薄板、光屏”的配置,并开始在实验装置周围架设中微子发射器与探测器。

林雪思看着与刚刚那些朴实无华的设备形成鲜明对比的中微子探测器,好奇地问道:“这又是什么呢?”

“中微子探测器。”周晨言简意赅,“这是领先世界……我是说,是世界顶尖的设备,可以通过中微子的震荡来获得信息,可以不扰动光子的情况下,直接对路径信息进行测量。”

林雪思疑惑道:“可是,刚刚使用的延时观测装置,不是已经做到了在不扰动光子的情况下对信息进行测量吗?这两个实验有什么区别吗?”

“当然有。”周晨指了指放在一旁的延时观测装置道,“由于人类本身的限制,即人类必须通过光子观察才能产生视觉,这对于质量极小的量子来说,产生的影响是巨大的。有一个比较流行的比喻,是我们为了观察一个乒乓球,而扔了一个保龄球去撞击它。”

“而中微子探测器,完美的规避了这个问题。”周晨盯着产生干涉条纹的光屏,迫不及待地打开了中微子发射器与探测器的电源。

只见,屏幕上的干涉条纹,还是变成了两条亮线!

周晨的表情凝固在了脸上。

“这……”林雪思迟疑道,“这次应该怎么解释?不管用什么方法进行观察,只要得知了光子的路径信息,干涉条纹都会消失!难道,每个光子都有自己的思想?那么,宇宙是不是也有自己的思想?”

“泛灵论。”周晨摇了摇头,“不少人也有你这种观点,有些宗教人士还凭这种现象想要把早被淘汰的泛灵论死灰复燃。其实,从科学的角度也完全可以解释。”

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