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第29章 光,既可以是微粒,也可以是波(一)

作者:夕居楠藉

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    1

    芸清记得自己大学刚一入学,就已经注意到立东了。http://www.gudengge.com/2288640/

    那个人的个子很高,身材很好,一眼就让人觉得很帅,而且不像很多男生一笑就破功,或者一说话就破功,立东笑起来格外帅气,声音也很好听,衣品也不错。立东的身边总围绕着学校里“最高级”的那群人——非富即贵,再不然就是学生会的干部。

    虽说立东不擅长打篮球算是一个意外,但他总会在朋友圈晒他打壁球、打高尔夫、打网球的小视频;今宵不是在这个酒吧,就是在那个桌游店;作为明星学生,图书馆也是立东常去的地方,当然,他始终名列前茅的成绩,也是他疯玩、炫耀的资本。

    芸清最初和立东的关系纽带来自她的室友戴佳佳和课友路慎行。戴佳佳因为在大二迎新晚会联排时,和立东搭档合唱,其后,始终坚称当时她和立东是恋爱关系,总之她一直都在芸清耳边叨叨自己是怎么对立东念念不忘的。

    路慎行则像是立东的好哥们一样,两个人如影随形。路慎行和立东是两个截然不同的男生。路慎行是“妇女之友”款的男生,而立东则是行走的荷尔蒙,是每个女生甚至是部分男生都暗恋的对象。后来,芸清才知道,立东大学时期的所有消费基本都是路慎行心甘情愿地替他买的单。

    芸清和立东相识的契机则是量子延迟选择实验。

    2

    “延迟实验”,也即量子延迟选择实验,是芸清和立东大物课上的一次讨论课题。

    他们两人分在一个组,讨论这一课题。

    他们这个组除了他俩之外,所有人都认为量子延迟选择实验打破了因果律,证明的是过去的历史可以被未来的行为所改变,但芸清和立东则认为这个实验证明的东西再简单不过——就是光的波粒二象性和量子理论的哥本哈根诠释——“任何物体在被观测前均处于不确定的状态”。

    立东是小组组长,他正在对实验背景进行简单的介绍:“你们看,这个实验一共分为三个阶段,第一个阶段的实验是这样的——从激光脉冲源射出的光子,在通过半透镜1的时候,有50%的可能性会被半透镜1反射,并通过全反镜1,被全部反射到探测器a处,走线路1。

    “毕竟是半透镜,所以从激光脉冲源射出的光子还有50%的可能性是穿过半透镜1,改走线路2,被全反镜2全部反射到探测器b之中,经过实验,我们知道,光子的路线和前述的实验假设一致,也就是,有50%的可能性是探测器a亮,50%的可能性是探测器b亮。

    “但是,如果在这里再加入一个半透镜2……”立东指着小组讨论室白板上半透镜2的位置,问自己的组员说,“你们有谁来说说,这个实验的第二个假设是什么?”

    组员们面面相觑,似乎都生怕会说错话。

    立东无奈道:“我又不是你们的老板,又不会吃了你们。”

    芸清见状,解围道:“我来试着讲讲吧。”

    “好。”立东对芸清点了点头,双手抱于胸前,凝视聆听。

    “在说第二个实验假设前,需要强调一些理论,之前半透镜1利用的是光的粒子性,所以光子才会被‘反射’,而这边准备加入的半透镜2则将利用到光的波动性。”芸清强调,“这毕竟是一个与量子理论的哥本哈根诠释密切相关的实验,所以哥本哈根诠释也是理解这个实验的前提——哥本哈根诠释是说,物质具体表现出什么状态,只有在被探测之后才能确定,在被探测前,任何物质都同时处于各种状态的叠加。

    “通俗地说,在打开盒盖被人眼探测到之前,薛定谔的猫是处于既死了又活着的状态的叠加。”芸清继续解释道,“在这个实验中,光子作为物质,被探测到的那一刻是在进入探测器a或者进入探测器b时,所以在被探测到之前,根据哥本哈根诠释,光子的状态应该处于经由线路1抵达探测器a和经由线路2抵达探测器b的双重叠加态。

    “实验的第二步加入的半透镜2利用光的波动性,并且保证处于叠加态的光子在进入探测器a时,总是反相叠加,从而探测器a始终不亮,同时保证处于叠加态的光子进入探测器b时,总是同相位叠加,从而探测器b会常亮,而且亮度应是增强的。”芸清顿了顿,说,“实验的假设便是——在加入半透镜2后,探测器a应当会常亮而且亮度增强,而探测器b则始终不会亮,最后,经由实验证明的结论和前述假设是一致的。”

    “好。”立东说,“大家都听明白了吗?接下来谁来说说,我们这次的课题讨论核心,也就是实验的第三步?”

    另一个女生举起了手,芸清知道她,系主任家的亲戚嘛,芸清心想,她应该也很喜欢立东吧?我记得好几次大物课,她都坐在立东的邻座。

    立东示意那个女生发言。

    那个女生看上去跃跃欲试着说:“第三阶段的实验是对放入半透镜2的时间进行了调整,我们首先让光通过半透镜1,这个时候,光子应该已经就到底是走线路1,还是走线路2作出了选择,然后在光子抵达探测器a或b之前,我们再上放入半透镜2,按道理说,探测器a即使会亮,也不会亮度增强,而且探测器b也有50%的可能性会亮,也就是说,第三步实验的结果应该和第一步的实验一致,但吊诡的是,第三阶段的实验结果却和第二阶段的实验结果一致,也就是探测器a会常亮且亮度增强,而探测器b却一直不会亮。”那个女生转而给出了自己的分析,认为:“这说明,光子因为半透镜2的加入而改变了自己之前选择的路径,它放弃了之前所选择的线路1或者线路2——这意味着,我们现在的加入半透镜2的行为,改变了光子在过去的选择。”

    立东扬了扬眉毛,未对那个女生的分析予以置评,而是问:“有人有别的意见吗?”

    讨论室里一如既往的静默。

    “不是吧?你们都认为,这实验说明过去的历史是可以现在的行为改变的?”立东点名问,“芸清,你也这么认为?”

    “啊?”芸清有些尴尬,我不想和系主任家的亲戚正面刚啊……

    不过,这个实验说的根本不是她说的那个啊…….芸清心想:探测器的观测行为才会让光子的状态稳定下来,经过半透镜1或者半透镜2都不是观测行为,也就是光子没有在通过半透镜1的时候做出选择,所以后面加入半透镜2的现在的行为也根本没有改变光子过去的选择啊……搞什么嘛……如果立东自己不同意这个观点,干什么叫我说啊?他自己怎么不说?!

    算了,芸清心想,这只是学术讨论,便笑道:“我觉得这个实验只是证实了哥本哈根诠释罢了,也就是在被观测前,光,既可以是微粒,也可以是波。”

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