延迟选择实验

——继双缝实验后，量子领域又一颠覆三观的实验，因果关系将不复存在

量子科普；发布时间：18-10-19


大家好，欢迎收看量子科普第85期，我是常常，今天和大家聊一聊关于继双缝干涉实验后，量子领域又一颠覆三观、颠覆常识的实验，这项实验将彻底撼动宏观世界中存在上千年的逻辑关系，因果先后顺序将不复存在。



在宏观物理世界中，存在一个贝尔不等式，主要讲的关于是否存在完备局域隐变量理论，这个理论在宏观世界的地位与质量守恒定律相同，都是不能被撼动的真理，但是在微观量子领域，有一项实验将彻底颠覆这个真理，一同被颠覆的还有存在了几千年的因果关系、逻辑顺序，这项实验就是比双缝干扰实验还要恐怖的延迟选择实验。



延迟选择实验：将半镀银材质的镜子作为反射镜，使用光子枪以单光子模式向反射镜发射光子，光子有50%的几率会穿透反射镜，也有50%的几率会被反射镜所反射，将全反射镜与光子的运动路径摆成45度角，那么光子就有直线运动与被90度反射这两种可能，然后再利用反射镜将两条光子运动路径汇总到一起，并且终点处插入一块呈45度角的反射镜。



在实验进行前，我们不妨来预测一下实验结果，如果以宏观世界的角度来看，单电子只有一个运动路径，具体走哪条路，取决于单光子是否能通过第一面半镀银反射镜，然后通过反射运动，最后在光子探测屏上留下一个光点，这似乎是一个常识，一个找不到任何破绽、无懈可击的推导，但是在微观量子领域，粒子的不确定性会将这个常识轻而易举的推倒。



使用量子力学哥本哈根观点进行解释，由于第一面半镀银反射镜是随机性的，所以单光子会同时在两种可能性的路径上进行运动，然后在终点汇合时，单光子会进行自我干涉，并且在光子探测器上留下痕迹，是的，您没有看错，单电子可以同时在两种路径上进行运动，光子仿佛能分身一般，将所有的可能性都尝试一遍。



实验的最终结果也与哥本哈根观点推测的一样，单光子的确会同时在两个路径进行运动，但是当我们在路径上加入摄像头，想观察单光子这种不可思议的运动时，单光子立马又恢复到单路径运动，实验的结果瞬间又回到了宏观世界中来，人类观察的行为将改变微观量子领域中粒子的运动，实验进行到这里，似乎与双缝干扰实验并没有什么不同，那么延迟选择实验真正的恐怖之处才刚刚开始。



我们如果在半镀银反射镜的后面加入摄像头，并且在实验过程中人为决定是否观察呢？单光子在通过半镀银反射镜时，其实就已经做出了决定，只有两种可能，要么是单路径运动，要么就是双路径运动，我们在中途决定是否进行观察的这一行为，并不能改变单光子在通过半镀银反射镜时做出决定，因为这两者存在一个前后的因果关系，单光子先做出决定，我们再进行观察，一前一后，理论上，此时的我们进行观察，并不能影响单光子之前作出的决定行为。



但是事实上，只要我们进行观察，单光子就一定会单路径运动，如果我们不进行观察，单光子就是进行双路径运动，我们在单光子进行决定之后的观察行为，竟然可以改变单光子之前作出的决定，单光子竟然可以进行延迟选择！延迟选择实验足以证明，在微观世界，先后顺序、因果关系根本不复存在，或者说：根本就没有存在过。