惠勒延迟选择实验

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1963年,约翰·惠勒的一張照片。

惠勒延迟选择实验英语Wheeler's delayed choice experiment)是物理学家约翰·惠勒提出的一个思想实验,它属于双缝实验的一种变形,该实验很好地体现了量子力学与传统实在观间的巨大分歧。

惠勒是1979年在普林斯顿大学纪念爱因斯坦诞辰100周年讨论会上正式提出延迟选择实验的,该实验源自爱因斯坦曾提出的分光实验(与双缝实验有同样的物理意义)。实验是按如下方式进行的:从一光源发出一光子,让其通过一半镀银镜,光子被反射透射的概率各为50%。之后,在反射或透射后光子的行进路径上分别各放置一反射镜A和B,使两条路径反射后在C处汇合。而C处则放有两探测器,分别可以观察A路径或B路径是否有光子。此时只有一个探测器能够测得光子,即能确定光子走的是哪一路径(A→C或B→C)。

而如果在两个探测器前再放置一个半镀银镜,可以使光子自我干涉。如适当调整光程差,可使得在某一方向(A或B)上干涉光相消,此方向上的探测器将无法收到信号,另一方向上的探测器则必定会接收到信号。按量子力学理论,这说明光子同时经过了两条路径。

事实上,我们可以在光子已经通过A或B后再决定是否放置第二块半镀银镜(此即实验名称“延迟选择”的由来)。如不放置,则根据前一种情况,光子只通过一条路径;如放置,则根据后一种情况,光子通过两条路径。也就是说,观察者现在的行为可以决定过去发生的事,而这一结论是与传统实在观相违背的。

哥本哈根学派对此的解释是,我们不能将观察仪器与观察对象分开来讨论,尽管实验中的两种情况只有最后部分不同,但这局部的变化使得整个物理过程发生了改变,这两种情况其实是两个完全不同的实验。玻尔对此就曾说:“事实上,在粒子路径上再加任何一件仪器,例如一个镜子,都可能意味着一些新的干涉效应,它们将本质地影响关于最后记录结果的预言。”

参考资料[编辑]

  • 田松. 延迟选择实验及其引发的实在问题. 《自然辩证法研究》2004年5期.