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电子双缝干涉实验确实是划时代的 (转载)

电子双缝干涉实验确实是划时代的 (转载)# Joke - 肚皮舞运动

H*g2015-01-13 08:01

1 楼

【以下文字转载自 Military 讨论区】
发信人: pureleaf123 (pureleaf), 信区: Military
标题: 电子双缝干涉实验确实是划时代的
发信站: BBS 未名空间站 (Tue Jan 13 19:14:14 2015, 美东)
要讲的太多了，只取最核心的部分告诉各位这个电子双缝干涉实验及后来石破天惊的的
“延迟选择实验”究竟给人类的知识大楼带来了怎样的冲击。
首先，一开始在电子双缝实验中，人们所确定的不可观测性。按海森堡的 Uncertainty
Principle（不确定性原则），由于电子的质量实在太轻，我们把光子（要观测总得把
光照在上面吧）打到上面就会严重影响它的运动轨迹。
事实上，如果在双缝实验中加入观测仪器，只要光子一干扰到电子的运动，干涉条纹就
会消失，后面的平板上就会清晰的留下两道条纹—电子又以粒子的形式通过条纹了！够
玄乎的吧？这确确实实就是当时得出来的结论。
但是更玄乎的还在后面。1979年在普林斯顿举行了一场纪念爱因斯坦诞辰100周年的活
动。会上爱因斯坦曾经的同事— John Wheeler 提出了一个实验，这就是著名的“
Delayed Choice Experiment 延迟选择实验”。前面说过，人们一观测，电子就呈“粒
子形式”运动，人们不观测，电子就以波的形式通过双缝。
Wheeler提出，如果我们根据电子的速度，当确定它已经通过双缝之后，迅速的在后面
的板上放上摄像机，会出现什么情况？
此话一出，天崩地裂。
无数的科学家马上开始动手设计实验，（当然最终的实验要比上文中描述的复杂的多，
但其核心逻辑是一样—延迟选择。所以解释实验结果的时候依然假设实验就是上面说
的这个极其理想化的版本，不然又要写上大段的文字了）
5年之后，马里兰大学的Carroll O Alley和其同事宣布实验已经成功，结果是当我们在
确定电子已经通过双缝后，迅速的在后面的板上放上摄像机的结果是—出现了两道条纹！
反之亦然，如果迅速的拿掉摄像机，又会出现干涉条纹，即使我们在决定拿掉摄像机的
时候，电子已经通过了双缝！
这说明了什么？？
我现在的一个动作（是否放摄像机），可以决定电子过去的一个动作（以什么方式通过
双缝）！？
传统世界的因果论已不复存在。
或者这样说更容易理解一点：传统上我们认定的因果论，只是一种经验，而绝非这个世
界的本质！！

H*72015-01-13 08:01

2 楼

我不明白为什么观测非要用到光子？捕捉到电子的东西很多吧

q*n2015-01-13 08:01

3 楼

什么乱七八糟的，你观察后面那块板对电子一点影响都没有，看到干涉条纹不就是在观
察板了吗？
照你说的，只要一观察板，干涉条纹就消失，那就永远看不到干涉条纹了。

Uncertainty

【在 H********g 的大作中提到】

: 【以下文字转载自 Military 讨论区】
: 发信人: pureleaf123 (pureleaf), 信区: Military
: 标题: 电子双缝干涉实验确实是划时代的
: 发信站: BBS 未名空间站 (Tue Jan 13 19:14:14 2015, 美东)
: 要讲的太多了，只取最核心的部分告诉各位这个电子双缝干涉实验及后来石破天惊的的
: “延迟选择实验”究竟给人类的知识大楼带来了怎样的冲击。
: 首先，一开始在电子双缝实验中，人们所确定的不可观测性。按海森堡的 Uncertainty
: Principle（不确定性原则），由于电子的质量实在太轻，我们把光子（要观测总得把
: 光照在上面吧）打到上面就会严重影响它的运动轨迹。
: 事实上，如果在双缝实验中加入观测仪器，只要光子一干扰到电子的运动，干涉条纹就

H*g2015-01-13 08:01

4 楼

军版讨论的时候提到这个paper
http://iopscience.iop.org/1367-2630/15/3/033018/

s*y2015-01-13 08:01

5 楼

http://news.ustc.edu.cn/mtgz/201209/t20120906_139046.html
中国科大研究成果重新定义波粒二象性概念
。。。
该实验室李传锋研究组首次实现了量子惠勒延迟选择实验，制备出了光的波-粒叠加状
态。研究成果作为封面文章发表在9月份的《自然—光子学》上。
。。。
该实验排除了光子有自由意志的假设，并首次观测到波与粒子的叠加状态，处于这种叠
加态的光子，既不像粒子态那样没有干涉条纹，也不像波动态那样表现出正弦形干涉条
纹，而是呈现出锯齿形条纹这样一种“非波非粒，亦波亦粒”的表现形式

a*e2015-01-13 08:01

6 楼

这也太扯了
非平面波干涉出啥形状都可能
这叫波粒叠加态
怎么不搞出个纯粒子态来开开眼

【在 s******y 的大作中提到】

: http://news.ustc.edu.cn/mtgz/201209/t20120906_139046.html
: 中国科大研究成果重新定义波粒二象性概念
: 。。。
: 该实验室李传锋研究组首次实现了量子惠勒延迟选择实验，制备出了光的波-粒叠加状
: 态。研究成果作为封面文章发表在9月份的《自然—光子学》上。
: 。。。
: 该实验排除了光子有自由意志的假设，并首次观测到波与粒子的叠加状态，处于这种叠
: 加态的光子，既不像粒子态那样没有干涉条纹，也不像波动态那样表现出正弦形干涉条
: 纹，而是呈现出锯齿形条纹这样一种“非波非粒，亦波亦粒”的表现形式

s*y2015-01-13 08:01

7 楼

这个我也不懂，但是他们能发在Nature Photonics 而且是封面文章，应该是有他们的
道理的。我猜他们说的那个锯齿波是指从干涉条纹倒推过去发现源波不是经典里面里的
正弦波

【在 a***e 的大作中提到】

: 这也太扯了
: 非平面波干涉出啥形状都可能
: 这叫波粒叠加态
: 怎么不搞出个纯粒子态来开开眼

q*n2015-01-13 08:01

8 楼

"该实验排除了光子有自由意志的假设"
... 原来还有过这种假设

【在 s******y 的大作中提到】

p*e2015-01-13 08:01

9 楼

有没有链接？

【在 s******y 的大作中提到】

: 这个我也不懂，但是他们能发在Nature Photonics 而且是封面文章，应该是有他们的
: 道理的。我猜他们说的那个锯齿波是指从干涉条纹倒推过去发现源波不是经典里面里的
: 正弦波

h*n2015-01-13 08:01

10 楼

延迟选择实验已经被验证很多次了吧。
不过原LZ最后说观察者现在的动作可以决定电子过去的动作，这个说法并不准确。
应该说电子在被观察到之前没有任何动作可言。
具体的说，在电子被摄像机或接收屏捕捉到以前，讨论它的运动，包括它的位置，轨迹
，通过哪个狭缝等等都是毫无意义的。但是一旦电子被观察到，我们就可以讨论它被观
察到以前的历史状态，尽管那个历史只有马后炮的意义。
No fundamental phenomenon is a phenomenon until it is an OBSERVED phenomenon
.延迟选择实验实际上是对这句话的最佳注解。

Uncertainty

【在 H********g 的大作中提到】

: 军版讨论的时候提到这个paper
: http://iopscience.iop.org/1367-2630/15/3/033018/

l*o2015-01-13 08:01

11 楼

不明白“传统世界的因果论已不复存在。”。

s*y2015-01-13 08:01

12 楼

光子/电子/任何物质波有自由意志的说法，就是楼主所说的电子双缝干涉实验要证明的
东西，也就是文章里所提的Wheeler延迟实验的精髓。简单的说，就是光子/电子是否知
道实验观察者在干什么，是否会根据你的观察手段来变出不同的结果来糊弄你？
但是科大的实验的数据表明光子没有所谓的自由意志。

【在 q***n 的大作中提到】

: "该实验排除了光子有自由意志的假设"
: ... 原来还有过这种假设

s*y2015-01-13 08:01

13 楼

http://www.nature.com/nphoton/journal/v6/n9/full/nphoton.2012.1
Nature Photonics | Letter
Realization of quantum Wheeler's delayed-choice experiment
Light is believed to exhibit wave–particle duality1 depending on the
detecting devices, according to Bohr's complementarity principle2, as has
been demonstrated by the ‘delayed-choice experiment’ with classical
detecting devices3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. A recent proposal10 suggests that the
detecting device can also occupy a quantum state, and a quantum version of
the delayed-choice experiment can be performed. Here, we experimentally
realize the quantum delayed-choice experiment and observe the wave–particle
morphing phenomenon of a single photon. We also illustrate, for the first
time, the behaviour of the quantum wave–particle superposition state of a
single photon. We find that the quantum wave–particle superposition state
is distinct from the classical mixture state because of quantum interference
between the wave and particle states. Our work reveals the deep
relationship between the complementarity principle and the superposition
principle, and it may be helpful in furthering understanding of the
behaviour of light.

【在 p********e 的大作中提到】

: 有没有链接？

R*a2015-01-13 08:01

14 楼

难道不能是当你观察的时候，光子装作没有自由意志的样子？

【在 s******y 的大作中提到】

: 光子/电子/任何物质波有自由意志的说法，就是楼主所说的电子双缝干涉实验要证明的
: 东西，也就是文章里所提的Wheeler延迟实验的精髓。简单的说，就是光子/电子是否知
: 道实验观察者在干什么，是否会根据你的观察手段来变出不同的结果来糊弄你？
: 但是科大的实验的数据表明光子没有所谓的自由意志。

s*y2015-01-13 08:01

15 楼

笑喷了。
这个可能性无法排除啊。

【在 R***a 的大作中提到】

: 难道不能是当你观察的时候，光子装作没有自由意志的样子？

H*g2015-01-13 08:01

16 楼

量子力学用猫做比喻看来不是巧合。

【在 R***a 的大作中提到】

: 难道不能是当你观察的时候，光子装作没有自由意志的样子？