事件發生之後現在還能被改變嗎?延遲選擇量子擦除實驗給了我們令人不安的啟示。
前面《顛覆認知與世界觀的量子力學實驗》中我們提到了單粒子雙縫實驗的詭異結果,其中隱含了關於現實本質的驚人事實。這個實驗說明物體在產生於探測的奇怪過渡間,可能並不是明確存在的,甚至不是真正的粒子。在某片模糊的區域中我們無從得知粒子的位置或路徑。哥本哈根詮釋告訴我們這片區域中,粒子只是其波函數。這個實驗最神秘的部分莫過於一個非常類似粒子的物體,卻好像是以一種波的形式同時穿過兩條縫。
物理學家們喜歡謎題,於是他們想去探測這些粒子在產生著名的幹涉條紋前穿過的到底是哪一條縫隙。
結果宇宙好像和我們槓上了。任何能明確區分粒子所穿越縫隙的實驗,都會使得幹涉條紋被破壞。這時,粒子只簡單地落在一團,每個縫隙一團,如同全程都是以普通粒子運動一樣。即便將探測器放在縫隙的後端也一樣。按理來說,這個時候粒子波明明已經與自己發生了幹涉,但波函數還是溯源坍縮。
試圖區分粒子穿過哪條縫的雙縫實驗叫「探測路徑」實驗,如果實在縫後(粒子穿過縫隙之後)檢測,則叫「延遲選擇」實驗。
如果說是因為在粒子和屏幕之間的檢測導致了波的相干性消失,進而使幹涉條紋消失,那麼物理學家們在保留波的相干性的前提下,又巧妙地使用新的方法去測量粒子穿過的是哪條縫。
1999年,一個著名的實驗使用了一種特殊的晶體,它能吸收一個射入的光子並產生兩個新光子,這兩個新光子處於量子糾纏態。也就是測量其中一個的狀態,就會知道另一個光子的狀態。在雙縫後放置這種晶體來使任何穿越過的光子產生相干的糾纏光子。每對光子中的一個射向屏幕用以產生幹涉條紋,另一個則用來研究原光子來自哪條縫。然而,在得到光子確切通過哪條縫時,屏幕上依然就只有簡單的一堆光子沒有幹涉條紋。好像只要活得任何有關原光子來路的信息,都會使光子在穿過縫隙時不再表現出波的性質。而且更奇怪的是,實驗特意設置成光子先抵達屏幕,其糾纏光子再抵達探測器,所以是一個光子先根據其波函數落在屏幕上,這之後其糾纏對象抵達探測器,卻以某種方式回溯影響了之前光子在屏幕上的落點。
接著,物理學家們在上述實驗的探測器後,又加了一個裝置,量子擦除裝置。它的用作是用來摧毀任何有關光子來路的信息。神奇的一幕出現了,所有經過量子擦除器的光子,其另一半的糾纏光子就會再一次的顯示出幹涉條紋。
延遲選擇實驗並沒有告訴我們波函數是否具有實在性,但它說明了哥本哈根詮釋或其他對波函數的抽象詮釋跟那些物質詮釋(波函數具有實體意義)一樣瘋狂。實際上,問題的答案或許隱藏在量子糾纏這一迷人的現象中。