我们是否可以用未来的选择来改变过去的事件呢?在经典物理学的观点中,这是不可能的,因为时间是单向流动,过去已经发生的事情无法被改变,未来还没有发生的事情无法被预知。但是,在量子物理学的世界里,却有一些令人惊讶的实验表明,这似乎是可能的。其中一个就是著名的量子延迟擦除实验。那么,未来真的可以改变过去吗?
要理解量子延迟擦除实验,我们要回顾一下双缝干涉实验,这是一个经典的物理学实验,也是量子力学的基础实验之一。双缝干涉实验的原理非常简单,我们将一束光通过一个屏幕,这个屏幕上有两个缝隙,然后我们观察光在另一个屏幕上形成的图案。如果光是一种波,那么我们会看到一个明暗相间的条纹图案。这是由于光从两个缝隙出来后会发生干涉,形成波峰和波谷,在屏幕上形成明暗相间的条纹。如果光是一种粒子,我们将会看到两个亮点,对应于两个缝隙的位置。这是因为粒子只能通过一个缝隙,不会发生干涉。实验结果表明,光既表现出波的性质,也表现出粒子的性质,这取决于我们是否观察它。如果我们不去观察,我们会看到条纹图案,说明光表现出波的特性。如果我们尝试去观察光,我们会看到两个亮点,说明光表现出粒子的特性。这就是著名的波粒二象性,也是量子力学的核心概念之一。
量子延迟擦除实验是在双缝干涉实验的基础上,增加了一些复杂的元素,使得实验的结果更加令人惊讶和难以理解。量子延迟擦除实验的详细过程是在双缝后面加一个非线性晶体,这个晶体有一个特殊的功能,就是它可以把一个光子变成两个光子,这两个光子之间有一种特殊的联系,它们的状态总是相互关联的,不管它们相距多远,如果我们测量了其中一个光子的状态,我们就可以立刻知道另一个光子的状态,这就是量子力学的另一个奇妙现象量子纠缠。我们把这两个光子分别叫做信号光子和影子光子,信号光子是用来做干涉实验的,而影子光子是用来携带路径信息的。我们把信号光子引向一个探测屏1,而把影子光子引向另一个方向,让它们经过一些光学仪器,最后到达另外四个探测器,分别叫做探测器2,3,4,5。我们要注意的是,探测器1距离非线性晶体最近,所以信号光子总是先抵达探测器1,而影子光子则要晚一些才能抵达其他的探测器。那么,影子光子的路径信息是怎么测量或者擦除的呢?
我们先来看看测量的情况。影子光子在经过非线性晶体后,会被一个分光镜分成三个方向,分别对应于左缝,右缝,或者两缝都有可能。如果影子光子来自左缝,它会被引导到探测器2,4,5中的一个,如果来自右缝,它会被引导到探测器3,4,5中的一个。我们可以看到,只有探测器2和3是确定的,也就是说,如果我们在探测器2上发现了一个影子光子,我们就可以肯定它来自左缝,同理,如果我们在探测器3上发现了一个影子光子,我们就可以肯定它来自右缝。这就相当测量了光子,所以2或3号探测器就不会呈现干涉条纹。如果光子抵达探测器4或者探测器5,我们就无法得知光子到底来自左缝还是右缝。因为通过左缝和右缝的光子都有可能抵达探测器4和5。这时候路径信息好像就被擦除了,这就是延迟擦除实验的擦除性。由于路径信息被“擦除”,这就意味着我们没有测量过光子,那么光子还具有波动性,所以在探测器4和5上就是干涉条纹。于此同时,原本在探测器1屏幕上的非干涉图案随即变成了干涉条纹。
这些结果与我们的直觉完全相反,似乎违反了因果律。难道真的可以通过未来的选择来改变过去的事件?答案是否定的。我们并没有真正地观察到过去的事件发生了改变,而只是在后来的测量中获得了更多的信息。这些信息使得我们可以从不同的角度来理解和解释过去的事件,但并不改变过去的事件本身。为了理解这一点,我们需要注意一个重要的事实,那就是当我们用非线性晶体转换光子时,光子的波动性就已经坍缩了,后面任何探测器接收到的图案本质都是和探测器1是一样的非干涉图案。而所谓的干涉条纹只是假象而已。需要注意的是,2、3、4和5号探测器实际上属于同一个探测器,它们本应对影子光子进行测量,而影子光子的图案本质上应与信号光子的图案相同。为什么影子光子抵达探测器4和5后,探测器1上原本的非干涉图案也变成了干涉条纹?原因是1号探测器的光子与4号和5号探测器的光子存在纠缠关系,当我们检查探测器1上的图案时,会提取出与探测器4和5相同的图案。从而与探测器4和5保持同步,这就好像出现了干涉条纹。事实上,探测器1上的非干涉图案一直没有改变。
这就是量子力学的非局域性和不确定性的体现。量子力学告诉我们,量子系统的状态不是固定的,而是取决于我们的测量。而测量不仅仅是一个物理过程,也是一个信息过程。我们通过测量来获得量子系统的信息,从而确定量子系统的状态。而这个信息的获取和处理,是在一个特定的时空背景中进行的,也就是说,它受到时空的限制。我们不能在没有信息的情况下,就确定量子系统的状态,也不能在没有时空的情况下,就获取和处理信息。所以,我们不能说未来可以改变过去,而只能说未来可以帮助我们理解过去。看到这里,你们怎么认为呢!欢迎大家一键三连,本期内容就到这里了,感谢大家观看。
中国人如果能打破崇洋媚外的心理,在光的本质属性问题上实现物理学理论的突破将会为为物理学作出重大贡献!希望有志于实现中国物理学突破的人联合起来共同攻关,只要做出几个关健性的实验就能成功突破。第一,用偏振光做光电效应实验准确测出逸出电子方向与偏振光的偏振方向的关系。第二,用钠做发射极用黄光(钠原子光谱)做光电效应实验测出逸出电子能量倍增的规律。第三,用不同金属材料来做电子双缝干涉实验的双缝,用这种双缝(金属接地)来做电子双缝干涉实验,观察实验结果。如果这3个实验结果与推论相符,那么证据就确凿了。就可以证明光子论和波粒两象性是错误的了!这样就可以带来一系列新的物理理论的出现!比如说原子模型也可能要重新定义。想一想都觉得激动!。测不准原理并非真的测不准。而是当光波或电子进入探测器时如果探测到了光波或电子的能量就被消耗掉了,如果顺利通过探测器那么探测器就没有探测到光波或电子也就没有干扰到光波或电子,那么它就会现相关的干涉现象了。
1951年,爱因斯坦在给他的好友贝索的信中,曾极度伤感地说过这么一段话:“什么是光量子?50年来我一直在认真思考着这个问题,可是哪怕连一步都没有接近答案。眼下像汤姆、迪克和哈利这样的人,都以为他们了解光量子,其实全都是错的!”“汤姆、迪克和哈利”是谁呢?他们就是“张三、李四和王五”。爱因斯坦没有指名道姓,但却囊括了所有人。我们知道,爱因斯坦因为用“光量子”概念成功解释了光电效应而获得了1921的诺贝尔物理学奖,但在30年后,他却坦言,自己从来都没有真正理解过光子是什么? 光真的有这么难理解吗?竟然困住了代表着人类智力巅峰的科学天才?为了深刻理解光的神秘和诡异,今天我们就盘点下关于光的4个,现今科学依旧无法解释的现象,看了这篇文章,你势必会对日常所见的光有一个全新的了解!一、光的部分反射现象。众所周知,光的本质就是电磁波,但同时具有粒子性。在日常生活中我们经常会见到,当一束光射入玻璃表面时,有一部分会发生反射现象,而另一部分会折射穿过玻璃,那么,反射光和折射光的比值是多少呢?
量子力学就是个谬论!由于量子力学的误导使物理研究浪费了大量的资源!将会成为物理学的灾难!!!
不管自然科学还是社会科学,除了逻辑推理自洽以外,还需要观测证明正确,还需要实用性才行。
目前的所谓量子通信本质上就是激光通信和量子纠缠假设亳无关系!所以只敢强调所谓的保密性,不敢说是真正的量子纠缠信息传递。其实激光通信其本身保密性就很强,量子通信就是一个天大的世界性的大骗局!!!
我的理论希望能引起有实验条件的物理学家的重视!为人类走出量子谬论的困局作出贡献!