著名物理學家惠勒博士(John A. Wheeler,曾與波爾和愛因斯坦共同研究理論物理)提出的「延遲選擇思想實驗」(Delayed Choice Experiment)已經被證實。這個思想實驗說明一個粒子在空間中走過的路徑竟然會由最後的觀測來決定,按理說客觀存在的粒子走過的路徑在觀測之前已經是客觀存在、不可更改的。至今物理學界對此也沒有令人滿意的答案。惠勒博士晚年時說的一些話表明他對物質的客觀實在性也非常懷疑。
雷射脈衝源(laser pulse source)發出光子,到達半鍍銀的反射鏡BS1(作用是使光子有一半可能穿過了反射鏡BS1到達全反射鏡M1,一半可能被反射鏡BS1反射到達全反射鏡M2),兩個全反射鏡M1和M2把這兩部分的光子又交匯在一起。在終點觀察光子飛來的方向,我們就可以確定光子究竟是沿著哪一條路徑飛來的。
如果在終點處也插入一塊半鍍銀的反射鏡BS2,通過調整BS1-M1-BS2和BS1-M2-BS2兩個路徑的光子的相位,可以使這兩部分光子到達BS2時發生反相干涉,從而使光子在水平方向或者在豎直方向上「互相抵消」,最後只在豎直方向或者水平方向上輸出。然而,真正讓你感到不可思議的是,即使雷射脈衝源(laser pulse source)每次只發出一個光子,經過足夠長的時間,你還是可以看到同樣的幹涉結果,這說明一個光子每次到達BS2時和自己發生了幹涉——按照量子力學的官方說法就是一個光子同時通過BS1-M1-BS2和BS1-M2-BS2兩條路逕到達BS2後和自己發生幹涉(詳見著名的雙縫幹涉實驗,雷射脈衝源每次只發出一個光子,經過足夠長的時間,你同樣會看到幹涉條紋)。
但是,如果在終點處不放置半鍍銀的反射鏡BS2,雷射脈衝源(laser pulse source)每次只發出一個光子,則通過在終點觀察光子飛來的方向,我們每次卻只能看到光子從一個路徑飛來,或者沿水平方向,或者沿豎直方向。這說明,如果我們不在終點處放置半鍍銀的反射鏡BS2,光子就沿著某一條路徑而來,反之,它就同時經過兩條路徑而來。也就是說,我們的選擇決定了光子的「選擇」。
現在的問題是,如果在光子已經通過了第一塊半鍍銀的反射鏡BS1,快到達終點(還沒到達)的時候,我們才把半鍍銀的反射鏡BS2放入終點處,結果會怎麼樣呢?一般地,我們會認為光子通過了第一塊半鍍銀的反射鏡BS1後已經選擇了怎麼走,按前面的結果就是光子只沿著某一條路徑而來,應該不會再發生幹涉現象。可惜,結果再次讓你感到驚訝,光子還是選擇了同時經過兩條路徑而來。無論雷射脈衝源(laser pulse source)每次只發出一個光子還是多個光子,結果都是一樣的。這就是著名的惠勒延遲選擇實驗(Wheeler’s delayed choice experiment)(詳見量子力學發展大事記)。實驗結果表明,我們現在的選擇(觀測行為)改變了光子過去的「選擇」。也就是說,我們可以在事情已經發生之後再來決定它應該怎麼發生——無論是否事情的結果在邏輯上已經在一段時間以前被決定!
實際上,「任何一種基本量子現象只在其被記錄(觀測)之後才是一種現象」,量子力學的創始人之一玻爾說,「而在觀察發生之前,沒有任何物理量是客觀實在的」。也就是說,觀察創造了全部的實相。現在,惠勒延遲選擇實驗在此基礎上更進一步的說明,觀察不但創造了實相,而且還可以在事情發生之後再逆時間地創造實相。關於客觀實在絕對性的世界觀的徹底失敗,詳見自然界違背貝爾不等式的阿斯派克特實驗。
值得一提的是,關於時間,愛因斯坦創立相對論時也有一個著名的結論,「過去、現在、將來的區別,只是一種幻覺,不管人們怎麼堅持這種區別也沒有用」。不過,相對論強調的是我們對時間的幻覺,而量子力學的結論更加普遍,那就是一切實相都是幻覺。
雖然聽上去古怪,但這卻是哥本哈根派的一個正統推論!惠勒後來引玻爾的話說,「任何一種基本量子現象只在其被記錄之後才是一種現象」,我們是在光子上路之前還是途中來做出決定,這在量子實驗中是沒有區別的。
歷史不是確定和實在的——除非它已經被記錄下來。更精確地說,光子在通過第一塊透鏡到我們插入第二塊透鏡這之間「到底」在哪裡,是個什麼,是一個無意義的問題,我們沒有權利去談論它,它不是一個「客觀真實」!
惠勒用那幅著名的「龍圖」來說明這一點,龍的頭和尾巴(輸入輸出)都是確定的清晰的,但它的身體(路徑)卻是一團迷霧,沒有人可以說清。在惠勒的構想提出5年後,馬裡蘭大學的卡洛爾?阿雷(Carroll O Alley)和其同事當真做了一個延遲實驗,其結果真的證明,我們何時選擇光子的「模式」,這對於實驗結果是無影響的(和玻爾預言的一樣,和愛因斯坦的相反!),與此同時慕尼黑大學的一個小組也作出了類似的結果。這樣稀奇古怪的事情說明了什麼呢?這說明,宇宙的歷史,可以在它實際發生後才被決定究竟是怎樣發生的!
在薛丁格的貓實驗裡,如果我們也能設計某種延遲實驗,我們就能在實驗結束後再來決定貓是死是活!比如說,原子在1點鐘要麼衰變毒死貓,要麼就斷開裝置使貓存活。但如果有某個延遲裝置能夠讓我們在2點鐘來「延遲決定」原子衰變與否,我們就可以在2點鐘這個「未來」去實際決定貓在1點鐘的死活!這樣一來,宇宙本身由一個有意識的觀測者創造出來也不是什麼不可能的事情。雖然宇宙的行為在道理上講已經演化了幾百億年,但某種「延遲」使得它直到被一個高級生物所觀察才成為確定。我們的觀測行為本身參予了宇宙的創造過程!這就是所謂的「參予性宇宙」模型(The Prticipatory Universe)。宇宙本身沒有一個確定的答案,而其中的生物參予了這個謎題答案的構建本身!
John Archibald Wheeler是那些認真考慮過量子力學的人之一。在研究了哥本哈根對雙縫實驗的解釋---強調觀察者知道的和觀察者何時知道---之後,惠勒認識到觀察者的選擇可能會控制那些到實驗中的變量。「如果你說的是真的」惠勒說(事實上),「那麼我會在一件事情可能已經發生後再選擇知道一個特性」惠勒意識到在這種情況下,觀察者的選擇可能會決定實驗的結果---而無論是否實驗的結果在邏輯上已經在一段時間以前被決定。「沒有意義」簡化主義者們說。「垃圾」唯物主義者們說。「完全荒謬」幼稚的現實主義者們說。「是的」數學家們說。惠勒的思想實驗和量子力學的預言被帶到了實驗室中,接受實踐的檢驗。以下就是所發生的。
辯證唯物論是否還在重複一千年前的認識思想的錯誤?
在一千多年前,人們不知道分子的存在,只看見了實體杯子,於是他們將實體杯子當作了客觀存在、客觀事物;後來,科學發現了實體杯子是由無數的無規則運動的分子構成的,於是明白了以前的人們是將一團無規則運動的分子集合反映成了實體,反映成了杯子,將杯子當作了客觀事物。按照網友的說法:「這只能說明人的意識有局限性而已。分析分子出現之前,人們意識到有分子嗎?但是你能說發現分子出現之前就沒有分子這個客觀事物嗎?」
而後來,人們會問:「分子又是什麼的構成的呢?」--科學又發現是人的認識過程將許多原子核和電子建構反映成了分子;那麼你肯定會反駁:原子核和電子就是客觀事物了,難道科學沒有發現它們之前,它們就不是客觀存在的?然而科學的繼續發展又發現是人的認識過程將基本粒子建構反映成了原子核、電子。而基本粒子又是什麼呢?這正是量子力學的困惑,科學家發現對基本粒子的存在狀態的認識內容必須依賴於人的認識過程和意識建構反映過程。因此,到了量子力學這裡,人們已經無法再重複唯物論這樣的錯誤了,因為人們發現人對於處於量子態的微觀粒子認識狀態取決於人的認識過程。
於是,現在科學發現,是人們的感覺意識將一團連量子力學都還沒有搞清楚的處於量子態的微觀粒子集合建構反映成為了原子集合、分子集合、實體杯子等不同的認識內容。那麼,你現在還認為實體杯子、分子是客觀事物嗎?還是不依賴於人的意識建構的客觀事物內容嗎?
所以,當人們睜開眼睛的時候,已經進行了無比複雜的信息吸收、轉換、建構過程。將一團連量子力學都還沒有搞清楚的處於量子態的微觀粒子集合建構反映成為了藍色的杯子的實相內容。