延迟实验

这个实验的基本思路是,我们可以用涂着半镀银的反射镜来代替双缝。如果把一块半射镜和光子的入射途径摆成 45 度角,那么这个光子有一半可能直飞,另一半可能被反射。这样一来,它就有了两条可能的前进路径,这跟双缝实验里,电子可以选择左边或者右边的路径在本质上是一样的。
延迟实验
但是,通过在半道上摆放其他反射镜,我们又可以把这两条分开的岔路再交汇到一起,如上图所示。如果我们简单地在终点观察光子飞来的方向,就可以确定这个光子当初究竟走了哪条道路。而这样做,就相当于我们探测电子通过了哪条狭缝,结果会得到一个随机、但唯一的答案。
不过,只要我们愿意,我们同样可以让这个光子“同时沿着两条路径而来”:只要在终点处再插入一块同样呈 45 度角的半镀银反射镜,然后仔细安排位相,我们完全可以让这个光子“自我干涉”,在一个方向上抵消,而只在另一个方向出现。这样做,就好比让电子同时通过两条狭缝而产生干涉图纹,按照量子派的说法,因为发生了干涉,光子必定“同时经过了两条道路”,就像同时通过了双缝一样!
总而言之,如果我们不在终点处插入半反射镜,光子就沿着某一条道路而来,反之,它就同时经过两条道路。现在的问题是,是不是要在终点处插入反射镜,我们可以在“最后关头”才做出决定,而这时候理论上光子早就通过了第一块反射镜,这个事件已经成了过去。然而,有趣的是,它却必须在快到达终点的时候,根据我们的选择,反过去决定自己当初到底走的是“一条路”还是“两条路”。也就是说,它必须根据“未来”的事件,去选择自己的“过去”应该怎样发生!
延迟实验2
想象你去看电影,虽然你对电影内容一无所知,但很明显,既然已经剪完上映,说明这部电影早已杀青。但走到电影院门口的时候,你却被告知,只要你从左门进去,就会发现它是周星驰主演的,而只要从右门进去,它就会是周润发主演的。换句话说,这部电影当初的主演是谁,可以由你当场来决定!
如果你觉得这件事情很奇妙,那么延迟实验表达的是同样的意思。虽然听上去古怪,这却是哥本哈根派的一个正统推论!惠勒后来引用玻尔的话说,“任何一种基本量子现象只在其被记录之后才是一种现象”,光子是一开始还是最后才决定自己的“历史”,这在量子实验中是没有区别的,因为在量子论看来,历史不是确定和实在的——除非它已经被记录下来。更精确地说,光子在通过第一块半透镜到我们插入第二块半透镜之间“到底”在哪里,它是个什么,这是一个没有意义的问题。我们没有权利去谈论这时候光子“到底在哪里”,因为在观测之前,它并不是一个“客观真实”!
延迟实验3

验证

也许你会觉得这纯粹是痴人呓语,然而,在惠勒的构想提出 5 年后,马里兰大学的卡洛尔·阿雷(Carroll O. Alley)和其同事当真做了一个延迟实验,其结果真的证明,我们何时选择光子的“模式”,这对于实验结果是无影响的!与此同时,慕尼黑大学的一个小组也作出了类似的结果。