澳大利亚科学家重现了一个著名的实验,并证实了量子物理学对现实本质的奇异预测,证明现实在我们测量之前实际上并不存在——至少在非常小的尺度上是不存在的。
这一切听起来有点复杂,但实验提出了一个非常简单的问题:如果你有一个物体,它既可以像粒子,也可以像波,那么这个物体在什么时候会“决定”?
我们的一般逻辑会假设该物体本质上要么是波状的,要么是粒子状的,而我们的测量与答案无关。 但量子理论预测,结果完全取决于物体在旅程结束时如何测量。 这正是澳大利亚国立大学的一个团队现在所发现的。
“它证明了测量就是一切。在量子层面,如果你不观察现实,现实就不存在,”首席研究员兼物理学家安德鲁·特拉斯科特(Andrew Truscott)在新闻稿中说。
该实验被称为约翰·惠勒的延迟选择思想实验,最早于 1978 年提出,使用镜子反射的光束,但当时所需的技术几乎是不可能的。 现在,近 40 年后,澳大利亚团队成功地利用激光散射的氦原子重现了该实验。
“当应用于光时,关于干涉的量子物理学预测似乎很奇怪,光看起来更像是一种波,但用原子进行实验,原子是具有质量并与电场相互作用的复杂事物,等等,增加了奇怪性,”说罗曼·哈基莫夫(Roman Khakimov)是一名从事该实验的博士生。
为了成功地重现该实验,该团队将一堆氦原子困在悬浮状态,称为“玻色-爱因斯坦凝聚,然后将它们全部弹出,直到只剩下一个原子。
然后,这个选定的原子通过一对激光束落下,形成一个光栅图案,充当十字路口,散射原子的路径,就像固体光栅散射光一样。
然后,他们随机添加了第二个光栅来重新组合路径,但前提是原子已经通过了第一个光栅。
当添加第二个光栅时,它会导致相长或相消干涉,如果原子像波一样沿着两条路径传播,就会出现这种情况。 但当没有添加第二个光栅时,没有观察到干扰,就好像原子只选择一条路径一样。
事实上,第二个光栅是在原子通过第一个十字路口后才添加的,这表明原子在第二次测量之前尚未确定其性质。
因此,如果您相信原子确实在第一个十字路口采取了特定的路径或路径,这意味着未来的测量正在影响原子的路径,特拉斯科特解释道。 “原子并没有从 A 传播到 B。只有在旅程结束时对它们进行测量时,它们的波状或粒子状行为才出现。”他说。
尽管这一切听起来非常奇怪,但它实际上只是对已经统治极小世界的量子理论的验证。 利用这一理论,我们已经成功地开发了 LED、激光器和计算机芯片等产品,但到目前为止,还很难确认它是否真的能与像这样的可爱、纯粹的演示一起工作。
完整结果已发表于自然物理学。