电子实际穿过双缝之后再观察是否意味着因果颠倒？
2012-01-19 17:54:07   来源：   点击：

3 个答案

• 答案 1：

  你纠结的可能是在穿过双缝时做测量的话干涉消失的现象，叫做量子退相干[1]，是由环境与量子系统的相互作用来解释的。这里的环境就是探测器，由于探测器的存在，整个系统已经完全不同，必须把探测器（环境）与电子做为一个系统来计算和解释，他们间有相互作用，不能分开。一个比喻来说明双缝处探测器的作用，好比让电子回答一个主观问题，比喻一个人是好是坏。没有探测器的情况下，电子可以辩证地认为这人又好又坏。在双缝处有探测器的情况下，电子被迫做出非黑即白的评论。双缝处的探测器和后加入的探测器（屏本身）不是等效的系统。后者有干涉现象，前者没有。前者在时间上处在同一点，探测器和电子通过时的状态是纠缠的两个双状态系统（即必须处理为一个系统）。后者探测器（屏）作用时电子已经通过双缝，电子波散布于全空间，而且探测器也不再是双状态系统而是一个面。如果数学一下的话，设双缝处探测器的状态为｜是 > 和｜否 > ，表征电子是否从左缝穿过；电子穿过时的状态为｜左 > 和｜右 > ，表征从哪个缝穿过。我说不能分开，是指存在一些状态，不能写成两者状态的张量积，比如（左+右）X（是＋否）。一个典型的例子是（左是＋右否），著名的量子纠缠态。这是与经典物理的关键不同点。在这一纠缠态下测量探测器的状态，結果如果为“是”，那电子的状态就是“左”。让人觉得因果关系颠倒的是延迟决定实验，这是与双缝等效的，但是与上面的分析不矛盾。该实验使用分光镜将光分成两路，光路合并前对光路的测量影响了合并后的干涉与否，貌似测量影响了光在过去一个时刻的选择。我们可以将之理解为一块非常厚的板上的双缝，或者使用光纤等手段加长光在缝内停留的时间。光路合并前的测量就是在缝内或光纤内的测量。光不论分开多久之后，只要还未合并，就处在双系统状态，在探测器处就形成纠缠态（被迫做出非黑即白的选择）。合并之后的测量等效于双缝实验中用屏观察。光被分路后，到达探测器前，光是双状态系统，用科普的话说是“同时存在与两条光路中”，用量子力学的话说是两个状态的叠加。因此探测器没有影响过去，光在到达之前没有做过任何选择，是探测器强加给他的选择，并最終体现在合并后的光路中。如果有人认为这样的描述是“看不见的龙”，我呆过的一个实验室早已实验观察到了测量动作如何将一个量子状态变为看似经典的状态（退相干）。[1]en.wikipedia.org/wiki...

• 答案 2：

  @陈浩 已经解释的十分清楚了. 正如将来不能被确定一样, 过去也不能被唯一地确定. 电子在完成我们观察的这次干涉"之前"有了无数的可能,根绝费恩曼的理论,我们对一个系统进行的观测影响了它的"过去".约翰.惠勒 想出了一种延迟选择的实验 很微妙的解释了这整个过程. 同时 也得到一个信息-- 粒子的过去是由它穿过缝隙之后才确定的.

• 答案 3：

  本身对于电子干涉实验结果的获取 不就是穿过双缝后的观测么？而观测对系统的影响是由测不准原理早就决定了的 所以只能用概率去分析群体 而对于单个电子 永远无法得知其行踪 即使知道结果