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兩個經典量子延遲實驗 徹底顛覆客觀世界的實在性

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【新三才訊】在我們的頭腦中,客觀世界的定域性和實在性是根深蒂固的。定域性是指,某個時刻,一個物體的位置是明確的。比如某個具體時間,張三隻可能出現在一個地方。實在性是指客觀世界不依賴於人而獨立存在。然而量子力學的結論是驚世駭俗的。

玻爾認為,在粒子世界,所謂的定域性是不存在的,而實在性,從物理學角度也是無法確定的。按照哥本哈根學派的解釋,客觀物理實驗的結果是由主觀意識決定的。

這種理論是大多數人所不願接受的。我們一般會毫不猶豫的認為這個世界是實實在在存在著的,眼前的電腦、屋外的果樹、鮮花,一切的一切,都是實實在在的呆在那兒,並不會因為我們注意不到就不存在。為保衛經典世界的定域性和實在性,一些科學家不遺餘力地提出關於量子力學的不同解釋。愛因斯坦的隱變數理論認為,我們不清楚粒子的行為是因為暫時還沒找到隱藏的變數,粒子其實和撞球一樣是經典實在的。多宇宙論認為,我們每次觀測,宇宙就發生一次分裂。與我們平行的宇宙就有天文數字般那麼多。

然而,理論歸理論,一切都必須由實踐來檢驗。科學家嘗試的實驗結果又是怎樣的呢?這裡介紹兩個經典的量子延遲實驗,徹底擊碎了人們關於世界定域和實在的幻想。

在愛因斯坦誕辰一百周年的紀念大會上,他當年的助手惠勒提出了一個天才的實驗。實驗首先假設哥本哈根學派的“意識”理論是正確的。首先發出一個光子,在其行進路線上設置一個半透鏡,那麼光子會疊加地同時沿兩條路徑前進。再將兩路光線會合。如果不選擇觀測,則光子會在螢幕上打出一個點。如果再加入一面半透鏡,即人的“意識”選擇觀測,則會在螢幕上打出干涉條紋。一切都按惠勒的設計完美地進行,人們精確地在光子通過了第一面半透鏡即將打到螢幕前突然加入了又一面半透鏡。人們緊張地等待著結果,神奇的現象出現了,螢幕上果然打出了干涉條紋,由於加入第二面半透鏡的行為是人的意識可以隨意控制的。這意味著人的“意識”可以改變事物的歷史。

這個實驗太具有衝擊性了,儘管後人一再重複該實驗,然而仍然有人難以接受。無獨有偶,利用這個實驗的原理,人們不僅在微觀世界,同樣在宇宙這樣級別的宏觀世界實現了量子延遲實驗。

70年代末,瓦爾希等人用光學望遠鏡發現了一對類星體。它們的亮度差不多,光譜中有相同的發射譜系,曾被認為是兩個不同的類星體。然而現已證明,二者實際上是一個類星體由於引力透鏡原理所成的兩個像。而這個雙像是在地球上進行宇宙尺度的延遲選擇實驗的天然光源。科學家將望遠鏡分別對準兩個類星體像,利用光導纖維調整光程差,並將光子引入實驗裝置,完成了星際規模的延遲選擇實驗。實驗結果進一步表明,我們是否插入第二塊半鍍銀鏡B,決定了上億光年前就已發出的光的路線,物理世界的定域性在此被徹底推翻。

面對實驗結果,人們要麼保留實在性,要麼保留定域性,二者至少必須放棄一樣。這種選擇是痛苦的,大多數人並不表態,只能默認這樣的結果,妥協的結果就是放棄了實在性。因為這似乎是唯一的選擇。客觀世界不是實在的,這個結論只能讓人徹底瘋狂,但也只能無奈地接受,或許世界真向愛因斯坦疑惑的,“月亮難道只有我在回頭看它的時候才存在嗎”。

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