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快眼看书 / 钢铁直男的海克斯科技系统 / 26.因与果

26.因与果

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  林雪思眨眨眼,问道:“都有什么呢?”
  “市面上的饮料大多都有。比如红茶,咖啡,奶茶,酸奶,椰汁,橙汁……”
  “酸奶就好,谢谢。”林雪思打断了喋喋不休的周晨。
  “好的。”周晨比出“OK”的手势,转身离开实验室,去楼上的冰箱中取饮料。
  ……
  “时间差不多了。”与林雪思闲聊片刻后,周晨放下了手中的杯子,“现在,我们可以去看看实验结果了。”
  林雪思顺着周晨指的方向望去,看到屏幕上显示的还是熟悉的明暗相间的条纹。
  “这……你确定电子是一个一个发射的吗?为什么还是有干涉条纹?”
  “这个装置是绝对没有问题的,我确定电子是一个一个发射的。”
  林雪思蹙眉道:“可是,既然每次只有一个电子,那它是怎样出现明暗条纹的呢?难不成,它是和自己干涉?”
  “好问题!”周晨露出了赞许的目光。
  他从实验台上拿起两个看上去像夹子一样的装置,分别固定在薄板的两条缝旁。
  “这两个小东西是感应器,在电子通过时可以产生信号,可以用它们检测电子是从哪个缝隙钻进去的。”
  说着,周晨打开了感应器的开关,并将显示屏上的图像清除,来记录新的图像。
  “现在,看着这个显示器,你会发现一些很有意思的事情。”
  不就是干涉图像吗?还会有什么新的变化呢?林雪思迷惑地看着屏幕,看着一个个象征着电子的白点出现在屏幕上叠加,表情越来越凝重。
  “这?这是为什么?”最后,她忍不住转头望向周晨,出声问道。
  只见,屏幕上出现的不再是明暗相间的干涉条纹,反而是两条亮直线!
  “还记得我刚刚用过的‘加特林扫射墙’的比喻吗?现在的电子,只表现出了粒子性,它的波动性消失了,正如用加特林扫射有两条缝隙的墙,在后方的墙上只能两排弹孔。”
  “我看到了呀,可是,这是为什么呢?”
  周晨满意的点点头,道:“很好,你先保持这个疑惑,先记住通过刚才的实验得出的以下结论:如果我们能测得电子通过哪一条缝,它就表现出粒子性,就会出现两条亮线;如果没有测,它就表现波动性,即出现干涉条纹。”
  “嗯,这个我能理解。”
  “不错,那么我现在提出一个新的问题:如果我们延迟观测,把‘是否观测电子的路径’这件事,放在‘观察显示屏上的图像’的后面,会出现什么呢?”
  “……不知道。”
  “所以,我们来做一个新的实验。”周晨举起一个手掌大小,由数十块晶体组成的立方体,“听说过量子纠缠吧?”
  林雪思点点头,道:“这我还是懂一点的,毕竟当时潘院士的量子通讯卫星上新闻了嘛。”
  “那就好。”周晨把薄板左侧发射电子的匣子搬到一旁,重新换回了激光笔,显示屏上重新出现了干涉条纹,“接下来的实验还是需要用光子做,毕竟纠缠态的电子不太好搞。”
  他颠了颠手中的透明立方体,道:“光在通过我手上的这个装置之后,会产生一对纠缠态的光子,分别成为光子1、光子2;然后光子1射向屏幕,观察显示屏上是否有干涉条纹;光子2射向延迟观测装置。由于量子纠缠,我们观测光子2,就能知道光子1的情况。”
  说完,周晨将这个立方体紧靠在薄板的右侧。
  林雪思疑惑道:“这个延迟观测装置又是什么?”
  “我们先把这个两条缝编一下号,分别为A缝、B缝。这个延迟观测装置,针对A缝和B缝设计了两条光路,从A缝射出的进入长度为x₁的光路a,从B缝射出的进入长度为x₂的光路b。”
  “这两条光路的路程不同,由t=x/c(c为光速),光路a需要时间x₁/c入射到检测结构,光路b需要时间x₂/c入射到检测结构,我们根据最后入射到检测结构的时间,就可以知道光子2走的是光路a还是光路b。知道了光子2走哪一条光路,就能反推出它是穿过了哪个缝。”
  林雪思略一思索,明白了周晨的意思:“也就是说,延迟观测装置就是通过检测时间,去得到光子是通过A缝还是B缝的信息?”
  “没错没错!”周晨欣慰地点点头,孺子可教啊!
  他打开了延迟观测装置的开关,这时,屏幕上的干涉条纹立刻变成了两条亮线。
  “看,这很符合我们刚刚得到的结论,把电子换成光子就完全符合了;如果我们能测得光子通过哪一条缝,它就表现出粒子性,出现两条亮线;如果没有测出,它就表现波动性,出现干涉条纹。”
  “是的。”
  周晨打开了延迟观测装置的盒子,略做调整,之间屏幕上的两条亮线又变回了干涉条纹。
  “你把它弄坏了?”林雪思好奇道。
  “怎么可能!这玩意好贵的!”周晨动作一滞,“我只是调整了光路,现在光路a与光路b的长度相等了,即x₁=x₂。”
  林雪思用奇怪的眼神看着周晨,道:“可是,这有什么意义呢?这与刚才直接在缝上观测有什么区别呢?”
  “当然有区别。”周晨笑道,“你有没有注意到,在延迟观测装置上,光子2到达检测结构的时间,在光子1投射到屏幕的时间之后。”
  “你,你的意思是……”
  “没错,这个光子在通过双缝的时候,已经‘知道’了未来是否会被观测,然后‘决定’是否进行干涉。果出现在了因的前面。”
  林雪思小口微张,感觉世界观遭受了巨大的冲击。
  她有些语无伦次:“这,这怎么可能呀……有因才能产生果啊……这不符合因果律……”
  “量子力学之所以难以被常人接受,正是因为它是一门反直觉的科学。”周晨微笑道,“现在,科普实验差不多结束了,我要开始真正的实验了。”
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