近期热门的精选读物《第一推动丛书·弦理论之争系列》,幽默有趣非常动人!(48)

2023-07-21 来源:旧番剧
是不是哪一条路径信息的擦除——即使我们并没有直接对信号光子做什么——就意味着干涉效应会重现?确实是这样,但与信号光子相应的闲频光子到达的必须是探测器2或探测器3。也就是说,屏幕上信号光子撞击位置总体上看来与图7.5(a)所示的数据类似,并没有一丁点干涉图样的痕迹,就好像光子走的是这条或那条路。但如果我们把注意力集中到数据点的子集上——比如说,那些其闲频光子伴进入探测器2的信号光子——那么这些子集中的点将形成干涉图样!这些信号光子——其相应的闲频光子碰巧没有提供关于它们所走路径的任何信息——表现得就像它们沿着两条路径运动一样!如果我们可以将设备连接起来从而实现这样的功能:当信号光子相应的闲频光子被探测器2探测到时,屏幕上就显示一个红点来表示信号光子的位置;当信号光子相应的闲频光子被其他探测器探测到时,屏幕上就会显示绿点来表示信号光子的位置,那么,每个人都会看到红点所组成的明暗相间的条带——干涉图样,除非他是色盲。
将这里的探测器2替换成探测器3,也有相同的结果。但那些其闲频光子伴进入的是探测器1或探测器4的信号光子,则不会产生这种干涉图样,因为从这些闲频光子中我们可以知道相应的信号光子的那一条路径信息。
这些结果——已经得到了实验的证实
还需要注意的是,所有结果中最令人惊讶的是:3台额外的分束器和4台闲频光子探测器可以在实验室的另一边,甚至是宇宙的另一边。因为在我们的讨论中,没有任何东西取决于这些装置接收到闲频光子是在信号光子撞击屏幕之前还是之后。想象一下,这些装置相距非常远,明确起见,比如说有10光年之远,想想这意味着什么。今天你做了如图7.5(b)中的实验,连续记录一大批光子碰撞的位置,结果发现没有任何干涉的痕迹。如果有人让你解释数据,你可能会说由于闲频光子会暴露路径信息,因此每个信号光子明确地沿着左边或右边的路径运动,从而消除了干涉的可能性。但如上所言,这个结论下得也有点过早,这是对于过去的一种完全不成熟的描述。
你看,10年以后,4个光子探测器将会接收到——一个接一个——闲频光子。如果你接下来知晓哪个闲频光子被探测器2探到(比如说,第1个,第7个,第8个,第20个……),那么你回过头去查看早年收集的数据并突出加亮相应的信号光子(比如说,第1个,第7个,第8个,第20个……)在屏幕上的位置的话,你将发现加亮的数据点形成干涉图样,从而获知那些信号光子走过的是两条路径。而且,如果9年前,也就是你收集信号光子数据的364天后,一个家伙开玩笑拿走了分束器a和b,从而破坏了实验——这样就保证了第二天闲频光子再到达时,就只能到达探测器1或探测器4,进而保留了所有的某一条路径信息——那么,当你知道这件事时,将得出结论说每个信号光子要么沿左边路径运动或要么沿右边路径运动,因此无法从信号光子的数据中得到干涉图样。因此,就像上述讨论中着力强调的那样,你用来解释信号光子数据的故事强烈地依赖于收集数据10年后所做的测量。
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