没有测量就没有现实

  Researchers working at the Australian National University (ANU) have conducted an experiment that helps bolster the ever-growing evidence surrounding the weird causal properties inherent in quantum theory. In short, they have shown that reality does not actually exist until it is measured – at atomic scales, at least.

  在澳大利亚国立大学(ANU)工作的研究人员进行了一项实验,这有助于提高周围的奇怪的因果性质在量子理论中固有的不断增长的证据。总之,他们发现现实不其实直到它是衡量–在原子尺度上至少是存在的。

  Associate Professor Andrew Truscott and his PhD student, Roman Khakimov, of ANU's Research School of Physics and Engineering conducted a version of John Archibald Wheeler's delayed-choice thought experiment – a variation of the classic double-slit experiment, where light is shown to display characteristics of both waves and particles – where an object moving through open space is provided the opportunity (some would say “a choice”) to behave like a particle or a wave.

  Andrew Truscott和他的博士研究生,Roman Khakimov,澳大利亚国立大学工程研究院开展了一个版本的约翰·惠勒延迟选择实验–思想变化的经典的双缝干涉实验,在光显示特性的波和粒子–在对象移动中到开放的空间提供了机会(有些人会说“选择”)像粒子或波。

  经典力学的常识告诉我们,物体要么是粒子,要么是波,跟测量无关。但量子力学预测,你看到一个物体是有干涉现象的波还是没有干涉现象的粒子,完全依赖于你最终的测量方式——而这正是ANU的研究小组所发现的。

  我们的结果证明,测量就是一切。在量子层面上,如果你不去观测的话,’真实’就不存在。”ANU物理与工程研究院的助理教授Andrew Truscott说。

  物理与工程研究院的博士生Roman Khakimov说:“量子力学的结论在光的干涉方面就已经很古怪了,更不用说还要用原子做实验。原子比光子更为复杂,它们有质量,还会和电场相互作用,这又增加了奇异性。”

  Truscott的团队首先将氦原子囚禁在称为“玻色-爱因斯坦凝聚”的悬浮态中,然后将其他原子逐出,直到只剩下一个原子。他们让这单个原子通过一对方向相反的激光束,两束激光产生了斑马线一样的光栅条。就像普通光栅能让光发生散射那样,这种光栅可以散射原子。

  随后,科学家会随机决定要不要在被散射的原子之后再加入一个光栅。结果表明,在加入第二对光栅的时候,原子产生了相长或相消的干涉,表明它在通过第一道光栅时像波一样同时经过了多条路径;而如果不加入第二道光栅,原子就不会发生干涉,就好像它只经过了一条路径。

  然而,决定是否加入第二道光栅的随机数是在原子穿过第一道光栅之后才产生的。

  Truscott说:“如果有人宁愿相信原子在通过第一道光栅时就已经决定了表现为粒子还是波,那他就必须接受这样一个结论:未来的测量影响了原子的过去。”

  这个实验最重要的意义是,它首先使用了原子,这是最接近于宏观世界的,同时也说明或许在宏观世界中也会出现类似的情况。

  “实验结果告诉我们,原子并不是‘从A走到B’的。只有当你测量它们,结束了它们的旅程之后,他们才会呈现出波或者粒子的性质。”Truscott说。

  三符风云涌注:

  这个实验颇为有意思,中的逻辑是这样的:

  1、用相互对射的激光相互干涉,形成光栅,这个光栅能够散射原子。

  2、让原子被通过第一个光栅,此时原子会出现单一路径或散射

  3、一个随机数决定第二个光栅是否要通过第二个光栅

  当随机数决定不通过第二个光栅时,原子仍然是单一路径。

  当随机数决定要通过第二个光栅时,原子已经预先在通过第一道光栅时出现了散射。

  也就是说,在随机数产生前,原子的行为就已经出现了变化,它的是不是出现散射是根据是否需要通过第二个光栅导致的。

  这就说明了未来会影响过去。

  但是,这个真的是这样么?有没有其它的解释?如果假设时间是决不可倒流的,那么这里是否也可以解释?

  可以认为这里可能出现了一些逻辑上的问题,真实的原子它本来是混和态的,至于它会表现出什么状态,在于如何观察它。

  应该把波或粒子的行为考虑成是两种观察角度,这里在要它通过第二个光栅时,实际上就是尝试在观察它通过两个光栅的行为,那么自然它就会是散射,而如果只看它通过一个光栅时,那么它就表现成了单一的路径。

  问题的本身是出在观察者想要观察到什么结果,而并非是时间可以倒流,如果不考虑到观察行为的不同会导致不同的事物呈现状态的话,那么就会出现未来影响过去这种逻辑上的问题。

  再进一步的,可以利用这种特性来直接决定一些事物,比如原子已经开始要通过光栅了,可以要求它通过两个光珊,这样就能得到它经历多个路径的结果,如果只要单一的结果,那么就应该避免第二个光栅的出现,这样就是确定的路径。

  如果是一只薛定锷猫的话,那么打开盒子也一样,可以通过人为去选择不同的行为,保证打开的一定是活猫或是死猫。

  若是这样,那么具体是呈现波还是粒子,就可以取决于观察者的具体行为。

 

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