我們生活的世界是否存在?科學家說不——至少直到它被測量之前。來自澳大利亞國立大學科學家重建了一個著名的實驗,證實了量子物理對於現實本質的怪誕預測。
如果這聽起來很複雜,不用擔心。這個實驗提出了一個簡單的問題:由於基本粒子的行為可表現為粒子或波,那麼什麼時候基本粒子會決定處於某種狀態呢?這個問題讓我們進一步了解現實是如何建立的。
大多數人認為,就其本質而言,諸如電子或光子之類的物質是波狀或粒子狀的,而我們的測量將與這個答案無關。但量子理論預測,結果都取決於物質在旅程結束時的測量結果。而這正是澳大利亞國立大學的一個研究團隊所得到的發現。
首席研究員、物理學家Andrew Truscott表示,這項研究證明了測量就是一切。在量子層面,如果你不去觀察它,現實是不存在的。
這個著名的量子實驗被稱為約翰·惠勒的延遲選擇思想實驗,該實驗在1978年首次提出,但在當時,所需的技術是幾乎不可能實現的。在近40年後,澳大利亞團隊已經設法使用雷射散射氦原子來重建這個實驗。
物理學家表示,當應用到光,關於幹涉的量子物理學預言看似就非常奇怪,光似乎更像是波。但如果用原子來做這個實驗,事情會變得更複雜,因為原子有質量並且能與電場相互作用等。
為了成功地重建該實驗,研究團隊困住了一群懸浮狀態的氦原子——被稱為玻色-愛因斯坦凝聚物,然後將它們全部發射出來,直至只剩下一個原子。
然後,把選擇出的原子通過一對雷射束。這對雷射束能產生光柵圖案,充當原子散射路徑的十字路口。
在原子通過第一道光柵之後,物理學家隨機地添加第二道光柵來重組路徑。
當這個第二道光柵被添加時,它將會導致相長幹涉或相消幹涉,表明原子有通過兩條路徑,就像波一樣。但是當不添加第二道光柵時,科學家並沒有觀察到幹涉,就好像原子僅選擇一條路徑,此時表現為粒子。
在原子通過第一個十字路口之後才加入第二道光柵的事實表明,該原子在第二次測量之前尚未確定其性質。
因此,如果你相信原子確實在第一個十字路口採取了一個特定的路徑,這意味著未來的測量會影響原子的路徑。研究人員表示,原子沒有從A到B旅行。只有在當它們旅程結束時進行測量,它們的類似波或粒子行為才會出現。
雖然這一切聽起來令人難以置信的奇怪,但這實際上是對量子理論的一個驗證,它控制著非常小的世界。因而,在量子層面上,沒有觀察就沒有現實,而且過去是由未來決定。那麼,我們生活的世界究竟是否存在呢?
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