2011年10月14日

近代物理-見鬼的單光子

這篇文章是我讀過最見鬼的一個實驗,讓我心靈頗受衝擊
文章出自科學人精彩100期刊-聚交物理世界-與光子玩捉迷藏
這影片是現代科學與心靈科學的上課教材, 一樣是這個實驗

故事開始

我們今天拿一個手電筒,照著紙上的一條細縫,光會穿透隙縫達到後方的屏幕,今天若單獨只有一條縫隙,後方就會出現一道光線,按照常識,若有兩道縫隙,就應該會有兩道光線。但高中物理就告訴我們,光有波的性質,原因就在於當我們用光線照射雙狹縫時,屏幕上出現的不是兩道光束,而是像水波互相干涉後出現的條紋,這實驗稱為雙狹縫干涉。

但我們今天科技有辦法做到單一顆光子射向雙狹縫,或者你用單一顆電子,甚至巴克球,都會同樣的現象,那就是見鬼的也出現干涉條紋,可見單光子似乎會和自己產生干涉,"同時"穿過兩個狹縫,但若只有單狹縫時,光子在屏幕上只有一點,也就是還是粒子性,但若是雙狹縫就會變成有波的性質,若是一束光線還能解釋,但單顆光子,竟然能在穿越雙狹縫時和自己發生干涉!?(巴克球也辦的到喔)

愛因斯坦於是做了一個實驗,他將一側的狹縫改成可動的,若是有光子穿過,該狹縫會動一下,如果這狹縫沒動,那光子就是走另外一個狹縫拉。因此我們可以知道究竟光子走了哪邊的狹縫。
見鬼了,這時屏幕上的干涉條紋消失了,變成單點的光子而已。
有人批評愛因斯坦的方法太粗糙,會干擾到光子的性質(觀察者效應),使波動性消失,於是衍伸了另一個實驗。

這稱為延遲選擇,我們一樣用單光子做雙狹縫,屏幕上出現干涉條紋,再打一顆,結果一樣,然後我們在屏幕後準備好觀察,當光子一穿過狹縫,還沒打上屏幕時,放下屏幕讓光子進入我們的眼睛,想當然而光子早就通過了狹縫,要回頭也來不及,明明剛剛是波的性質,在放下屏幕後,我們卻只觀察到單顆光子從左邊(或右邊)飛過來,說好的干涉條紋又不見了。如果你再把屏幕放回去,干涉條紋又出現了。
從這裡可以得知,如果妳確切知道光子從哪個狹縫通過,他就是粒子。
如果沒有觀察,他就是波。
這真是令人頭皮發麻。

哼哼沒關係,現在有個裝置可以發出2個電子,各朝反方向飛去,今天我們不用去觀察屏幕了,不用去偷看他到底走左邊或走右邊,我們觀察他反方向的光子,是朝左或朝右就好啦
但可怕的事情發生了,要是你去觀察另一側的孿生光子,屏幕上的干涉條紋也會消失,如果不觀察,就不會消失。
我讀到這裡半夜差點睡不著,這簡直比鬼故事還可怕,光子知道你在看他,而且連他孿生的光子都會感應到,這讓我想起幾年前查的資料,光子糾纏,不論這兩個光子離多遠,會有個神祕的互相感應,影響彼此的性質。

接著我有點辭窮了,因為要談到量子抹除
他的概念是如果我們可以抹除光子移動過路徑的證據,他又會恢復成具有干涉性
有點像一個犯人,如果我們把所有證據和證人都處理掉(連同我們自己的想法和犯人自己的記憶),他就會變成好人。

這太可怕了...有興趣的人真的可以閱讀看看,而且他有教在家裡如何DIY量子抹除器

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