延迟实验的经典实验

发布网友发布时间：2022-10-27 15:44

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热心网友时间：2023-09-27 07:27

John Archibald Wheeler是那些认真考虑过量子力学的人之一。在研究了哥本哈根对双缝实验的解释---强调观察者知道的和观察者何时知道---之后，惠勒认识到观察者的选择可能会控制那些到实验中的变量。
“如果你说的是真的”惠勒说（事实上），“那么我会在一件事情可能已经发生后再选择知道一个特性”惠勒意识到在这种情况下，观察者的选择可能会决定实验的结果---而无论是否实验的结果在逻辑上已经在一段时间以前被决定。
“没有意义”简化主义者们说。“垃圾”唯物主义者们说。“完全荒谬”幼稚的现实主义者们说。“是的”数学家们说。惠勒的思想实验和量子力学的预言被带到了实验室中，接受实践的检验。一下就是所发生的。
基本延迟实验（Basic delayed choice）
1. 一个光子（或者一个其他量子单位）被向双缝发射。
2. 此光子不被观察地从双缝中穿过，逻辑上，或者穿过双缝中的一个，或者穿过另一个，或者穿过两个。为了得到干涉图样，我们假设有某种东西一定穿过了双缝；为了了解粒子的分布情况，我们假设此光子一定穿过了双缝中的一个。无论此光子怎样运动，它都被假定在穿过的时候只穿过一个缝。
3. 在穿过缝之后，光子就会朝着后墙飞去。
4. 在后墙上，我们有两种分别的方法来探测此光子。
5. 第一，我们有一个测量屏幕（或者其他可以测量光子打击到后幕上的水平位置，但是却不能区分光子从哪个方向飞过来的探测系统）。这个测量屏幕可以移动，如图上虚线所描述的那样；并且它还可以很快速的移动，即它可以在光子通过狭缝之后但是接触到后幕之前快速移动，即光子在图上区域3移动时测量屏幕就可以进行相应移动已测量光子。或者，测量屏幕可以适当地离开。这种离开是实验者的决定，这个决定直到光子已经通过狭缝后才被作出。
6. 一旦我们屏幕被去掉（此处的去掉不是屏幕的移动，而是在光子已经到了区域3时我们决定不使用屏幕，而是改用测量镜头），那么我们启动两个观测镜头。镜头紧密地聚焦，观察，观测两个狭缝之一之后的狭小空间。左边的镜头观测左边的狭缝，右边的镜头观测右边的狭缝。（在这里镜头的作用是确保如果此光子全部或者部分地从观察狭缝穿过时，你通过相应的镜头观测此狭缝的时候，你就会看见亮光，这样的话你就得到了关于光子究竟通过那个狭缝的信息。）
光子已经在区域3了，即光子已经穿过狭缝了。此时，继续使用测两屏幕进行光子干涉实验---我们仍可以选择适当移动测量屏幕，在此情况下，我们不知道光子穿过的是那条狭缝。
改用测量镜头测量光子的粒子行为----或者我们选测去掉测量屏幕。如果我们这样做就会立即启动测量镜头，我们将会预计在左右两个镜头之一之中会有亮光，（或者两个镜头都会同时看见，但是我们预计这种情况不会发生）为什么?因为此光子必须通过或者左边，或者右边，或者两边的狭缝进入区域3。这就是所有的可能性。当我们通过镜头观察双缝，必定或看到以下情况之一:
在左边的镜头中有亮光，而右边的镜头没有，这表明了光子从左边的狭缝进入区域3的。
在右边的镜头中有亮光，而左边的镜头没有，这表明了光子从右边的狭缝进入区域3的。
两边的镜头同时都有半强的亮光，这表明了光子同时从双缝穿过。
哲学就是全部的可能性。
基于对观测屏幕的观察，量子力学告诉我们我们得到了什么：Pattern4r，其图案与由两列对称波分别通过各自狭缝所造成的干涉图像极其相似。
基于对镜头的观察，量子力学告诉我们我们得到了什么:Pattern5r，其完全相似于粒子从源处过来，通过这个或者那个狭缝，形成的亮光，并且在镜头中被我们观察到了。
考虑不同的实验观测方式造成的不同结果—在光子已经进入区域3时，如果我们决定适当地移动测量屏幕，则我们会得到光子的波动性质的结论。；另一方面，如果我们此时去掉测量屏幕而改用测量镜头的话，我们就会得到光子的粒子效应的结论。
In summary, we have chosen whether to know which slit the particle went through, by choosing to use the telescopes or not, which are the instruments that would give us the information about which slit the particle went through. We have delayed this choice until a time after the particles have gone through one slit or the other slit or both slits, so to speak. Yet, it seems paradoxically that our later choice of whether to obtain this information determines whether the particle passed through one slit or the other slit or both slits, so to speak. If you want to think of it this way (I don't recommend it), the particle exhibited after-the-fact wave-like behavior at the slits if you chose the screen; and it exhibited after-the-fact particle-like behavior at the slits if you chose the telescopes. Therefore, our delayed choice of how to measure the particle determines how the particle actually behaved at an earlier time.
Source: Wheeler's Classic Delayed Choice Experiment
by Ross Rhodes