惠勒延遲選擇實驗

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1963年,約翰·惠勒的一張照片。

惠勒延遲選擇實驗(英語:Wheeler's delayed choice experiment)是美國理論物理學家約翰·惠勒提出的一個思想實驗,屬於雙縫實驗的一種變形,該實驗很好地體現了量子力學與傳統實在觀間的巨大分歧。

1979年,惠勒在美國普林斯頓大學紀念愛因斯坦誕辰100周年討論會上正式提出延遲選擇實驗,該實驗源自愛因斯坦曾提出的分光實驗[註 1]。實驗是按如下方式進行的:從一光源發出一光子,讓其通過一半鍍銀鏡,光子被反射透射的機率各為50%。之後,在反射或透射後光子的行進路徑上分別各放置一反射鏡A和B,使兩條路徑反射後在C處匯合。而C處則放有兩探測器,分別可以觀察A路徑或B路徑是否有光子。此時只有一個探測器能夠測得光子,即能確定光子走的是哪一路徑(A→C或B→C)。

而如果在兩個探測器前再放置一個半鍍銀鏡,可以使光子自我干涉。如適當調整光程差,可使得在某一方向(A或B)上干涉光相消,此方向上的探測器將無法收到信號,另一方向上的探測器則必定會接收到信號。按量子力學理論,這說明光子同時經過了兩條路徑。

事實上,我們可以在光子已經通過A或B後再決定是否放置第二塊半鍍銀鏡(此即實驗名稱「延遲選擇」的由來)。如不放置,則根據前一種情況,光子只通過一條路徑;如放置,則根據後一種情況,光子通過兩條路徑。也就是說,觀察者現在的行為可以決定過去發生的事,而這一結論是與傳統實在觀相違背的。

哥本哈根學派對此的解釋是,我們不能將觀察儀器與觀察對象分開來討論,儘管實驗中的兩種情況只有最後部分不同,但這局部的變化使得整個物理過程發生了改變,這兩種情況其實是兩個完全不同的實驗。玻爾對此就曾說:「事實上,在粒子路徑上再加任何一件儀器,例如一個鏡子,都可能意味着一些新的干涉效應,它們將本質地影響關於最後記錄結果的預言。」

註釋

  1. ^ 雙縫實驗有同樣的物理意義

參考文獻

  • 田松. 延迟选择实验及其引发的实在问题. 《自然辯證法研究》. 2004年, (第5期). 

參見