第二百七十四章 电子双缝干涉实验

通过量子手段向过去发送信息。

        从时空顺序上来看是先有接收信息，然后才有发送信息，这种先有果后有因的事件实际上是一种时空结构上的因果破坏。这种看起来不可能的事情，正是当代量子领域正在研究的课题，而且从种种迹象来看，这竟然是可以实现的。

        用量子手段颠覆事件的因果性，先有果，再有因，这绝对是一个疯狂的构思。

        倘若一切是在同一条世界线中，由于历史的固定，倒是勉强能够接受这一点。

        ……

        ……

        “苏源，你大概还记得高中时的双缝干涉实验吧。”

        高峻忽然开口说道。

        苏源点了点头，回答：“记得，水波通过双缝的时候会产生干涉现象，而延伸到微观领域，它也是阐述‘波粒二象性’的确凿证据。”

        微观粒子具有波动性和粒子性，两种看似矛盾的属性实际上却是同时具备。

        高峻看了眼夏琳扉，夏琳扉拿起板擦将黑板上的图形、文字全部擦掉，她道：“接下来我跟高峻给你和叶皓展示一个实验思路，通过它告诉你们量子是不是能够置换因果。”

        “实验怎么做？”

        苏源眼中闪过一丝好奇。

        高峻笑道：“这个实验主要分成五个思维步骤！”

        说着他在黑板上划出两条竖线，并用手擦去了前面一条竖线中心部位的一点，使它出现了一个窟窿。

        “（1），你们看，现在有一个缝隙的挡板，挡板后面有一个屏幕。假设从挡板的前方抛出大量的小弹珠，小弹珠通过挡板缝隙在屏幕上留下痕迹，那么留下的痕迹应该是一条带，对吧？”

        苏源点了点头，“没错，宏观小颗粒通过挡板的缝隙之后只能沿直线运动，打在背后屏幕上是一条宽带。”

        高峻随即在在挡板的竖线上又抹了一下，变成了两个窟窿。

        “现在有两条缝了。还是抛出大量小弹珠，后面屏幕上是不是留下两条平行的宽带？”

        “是的。”

        “那么假设我们没有抛出大量的小弹珠，朝挡板过去的是一个宏观上的水波，那么通过单缝的时候，它应该在屏幕上留下一条明亮条纹。”

        苏源明白高峻的意思了，干脆主动说道：“如果挡板上是双缝。那么水波通过挡板的时候，会在挡板后方形成波纹的叠加，由此形成干涉现象。在屏幕上留下一条条平行的条纹。”

        “没错，这就是宏观上的干涉实验！”

        夏琳扉这时候说道：“下面进行第二个步骤。”

        “（2），假设现在通过单缝挡板的不是大量小弹珠，而是微观上数不尽的电子，那么它在屏幕上会留下什么？”

        “单条明亮的条纹！”际叶皓确定的语气道。

        夏琳扉点了点头，“是的，大量微观电子通过一条缝时，会在背后屏幕上留下一条明亮条纹。”

        “但如果将单缝换成双缝呢？”

        “大量微观电子通过双缝，会形成类似水波干涉造成的一条条明亮波纹。”

        苏源信心满满地回答，大量电子集体出发会形成像水波一样的干涉现象。这就是微观粒子呈现出的波动性。

        高峻问道：“那你们认为，大量的电子集体出发通过两条缝之后。是什么导致了它们发生干涉现象？”

        “也许是电子与电子之间发生了挤压……”夏琳扉笑着给出一个猜测的可能。

        高峻点了点头，“或许可以用群体间的互相作用来解释这种现象。那么我们进行下一个步骤。”

        “（3），不要让电子大量的通过，而是一个一个释放电子，每次只释放出一个微观大小的电子，这样就避免了它们的互相干扰。”

        “这样的结果会怎么样？”苏源有些好奇了。电子的双缝干涉实验中，确实没讲到使用这种实验手法会造成怎样的结果。

        “随着实验的进行，依次释放出足够的电子之后，做实验的人发现在双缝背后的屏幕上再次出现了干涉效果的一排排条纹，实验结果与同时释放大量电子一模一样。”

        “为什么会这样？不是已经排除了电子之间互相作用的影响了吗？”

        这样的结果确实让人难以理解。虽然苏源知道多半会是这样的结果，可为什么会这样呢？

        “按理说一次只释放一个电子，电子要么通过1号缝要么通过2号缝，如果只通过其中一条缝的话，那么与（2）步骤中的单缝实验是一个效果，应该留下两条清晰的条纹才对，可实际上它却是双缝干涉的效果。”

        “唯一的解释就是，当单个电子接近双缝的时候，它知道前面是双缝，所以一分为二，一半通过1号缝，一半通过2号缝，并在通过之后互相造成干涉，通过之后又合二为一，并在屏幕上留下痕迹。”

        “但这在数学上无法解释，它同时通过了两条缝，而不是选择其中一条！”

        夏琳扉道：“所以科学家们必须确定它到底通过了哪一条！接下来是第四个步骤。”

        “（4），在两条缝的后方两侧都安装两台检测设备，用以监测电子通过缝隙时的状态。当电子通过1号缝时，与它同侧的检测器就会报警。这个实验为了确定单个电子通过双缝时究竟走了什么路线，有没有同时通过两条缝的可能。我们的实验思路已经将电子当作宏观的粒子进行考虑，实际上我们观察的就是粒子性。”

        “结果怎么样？”苏源问道。

        “通过一次释放一个电子，反复进行实验，发现电子是一个个通过细缝的，在屏幕上出现了两条明亮的条纹，并没有出现干涉现象的一条条波纹。”

        际叶皓意外道：“仅仅是在缝隙的两侧装了探测器。并没有影响电子通过的路径，探测到的结果却变成跟宏观粒子一样的状态？”

        在（4）这个步骤中，微观粒子的波动性消失了，转而呈现却是跟宏观粒子一样的粒子性！

        “是的，我们只是想看看电子究竟通过了哪条细缝，确定一下有没有同时通过两条细缝的可能，实验思维是建立在粒子性基础上，而实验结果却是电子好像知道我们在观察它一样。压根不表现出波动性。”

        “电子成精了！”

        苏源皱了皱眉头，开玩笑道。

        “那么我接下来进行第五个步骤。”

        “（5），如果依旧跟步骤（4）一样，在缝隙的两侧安装探测器，但不让探测器报警呢？只要探测器不报警，人类就不会知道它通过了哪条缝。也就没有预设粒子性的前提，在这样的条件下，继续（4）步骤的实验。”

        其实（5）实验和（4）实验的实验设备是完全一样的。区别就在于是否通过报警让人类知道粒子走过的路径。

        “结果怎么样？还会像（4）一样表现出粒子性吗？”际叶皓问。

        苏源摇摇头，“既然高峻和夏姐举这个例子了，结果肯定不是喽！”

        高峻说道：“苏源说得没错，步骤（5）的实验结果确实与（4）不同，它的实验结果是后方屏幕上再次出现了一排排干涉条纹，表现出了波动性。”

        “那这究竟是为什么，为什么人类一旦无法得知它的运动路径时，它又表现出了波动性？步骤（5）的实验与步骤（4）唯一的区别就在于我们是否能知道电子的轨迹。但我们知道了电子轨迹，会对实验结果造成影响吗？”

        这实在是一个让人深思的问题。

        我们不想看到粒子性，并以此设计实验（5）的时候。它最终在我们面前展现干涉条纹，表现出了波动性。

        而我们以粒子性思维设计了实验（4）。添加了报警功能，它却表现为粒子性。

        也就是说，我们的实验目的和为此设计的实验，导致了与之匹配的结果的出现。

        际叶皓拧着眉头说道：“如果一定要用理论来解释的话，这大概就是‘观察者效应’。”

        高峻赞同道：“是的，在量子理论当中。粒子是处在多种可能性的叠加态或波函数，根据哥本哈根学派的波包塌缩效应，当有观察者对它进行观察时，叠加态会塌缩成一个固定的状态被观察到，这就是‘观察者效应’。”

        “但这与因果性有什么联系？”

        苏源想到一开始的实验目的，高峻和夏琳扉旨在通过这个实验讲述因果的颠倒啊。

        “先别急。”

        夏琳扉微笑看着她，对高峻道：“你来告诉大家。”

        高峻点点头道：“在上面的实验中，由于整个过程是单个电子单个电子的释放，所以在呈现波动性的时候，电子显然同时通过了两条细缝，拥有两条路径，于是发生自我干涉；而呈现粒子性时，它必然只能通过一条细缝，实际通过的过程也只有一条路径。”

        “换句话说电子在通过第一条有两个缺口的竖线之后，本身已经选择了一种通过方式，要么同时通过两条细缝，选择两条路径，呈现出波动性；要么只通过一条细缝，选择一条路径，呈现出粒子性。”

        “这个选择的参考取决于它提前知道了我们想要观察它的什么特性。”

        “那么我们延伸一下，假设我们设计一个实验，在电子通过了隔板上的竖线，但还没有到达屏幕的时候，我们突然改变我们要观察的特性。”

        “比如说，原先的实验条件是像步骤（5）一样不加入报警装置，表明我们不强调粒子性，那么按照步骤（5），电子应该在通过双缝的时候做出选择，同时通过两条缝。而在电子已经做出选择通过两条缝隙但还没到探测器时，我们突然人为快速的加入报警装置，表示我们改变主意了，现在想要看到电子的粒子性。”

        “结果只有单侧报警器做出反应，并且反复试验后在屏幕上呈现出粒子性的条纹。”

        “这说明了什么，按照时间的先后顺序，电子先做出选择展现出波动性，电子一分为二通过了双缝。但因为人为改变测量目标，已经通过了双缝的电子又变成只从一条细缝穿过了……”

        这表明，在我们做出选择之后，已经确定路径的电子发生了改变。

        因果在小范围被改变了，我们“观察”电子，导致改变了电子的“过去历史”。

        换一个角度来说，现在的选择不仅可以改变未来，也可以改变过去。时空是连续的，时间轴上的任何一点动作都可能影响整个时空中事件的发展！基于这一点，只需要加大对时间轴上的因果置换量就可以制造出时光机的雏形。

        ps：

        这一章比较难懂，大家仔细研读一下！！


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