澳洲科學家利用激光實驗 證未來影響過去

[08:28] 11/06/2015
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現代物理學中有1條核心原則,那就是光線只能以1種方向前進,即只能是過去影響着未來,而未來不可能影響過去。但是,澳洲國立大學科學家近日通過實驗發現,在量子能級,這一核心原則或起不了作用,意味未來的事件可以影響已發生的事件。實驗亦印證了量子力學的一個理論:假如你沒有觀察一個物體,其「實體」就不存在。

澳洲國立大學研究團隊對量子力學中粒子的奇怪行為進行了深入研究。在量子世界,一個移動的物體可能同時以兩種狀態存在,即粒子和波。但是,我們不可能同時看到兩種狀態下的它們。這是因為當科學家試圖觀測可見光子或快速移動的原子時,它們或以粒子、或以波的形式出現。

不過,在研究團隊最近進行的實驗中,科學家們發現了一種奇怪的現像。當他們試圖觀測一個原子,以確定他們看到的究竟是以波的形式存在,還是以粒子的形式存在時,發生1個特殊現象。研究團隊負責人、澳洲國立大學物理學家特拉斯科特稱:「在量子能級,如果你沒有在看它,實體並不存在。這些原子並沒有從A處移到B處。只有在旅程結束對它們進行觀測時,它們的波狀或粒子狀行為才會出現。」

科學家於科學期刊《自然物理學》上發表這研究結果。他們的實驗是建基於著名量子物理學家惠勒於1978年提出的理論思想之上,即「延遲選擇思想實驗」。「延遲選擇思想實驗」其實是「雙縫實驗」的改進版。當1束光線穿過一條狹縫,並照射到後面的牆壁上時,光子似乎出現了粒子行為。當引入第2條狹縫時,就會出現干涉光帶,光子似乎又呈現波動性質。惠勒建議在第1面幕牆後面增加第2面帶有狹縫的幕牆,目的是想看一看光線穿過兩個幕牆時,狀態是否能夠保持穩定。但是,到目前為止,這項實驗似乎不太可能完成。

澳洲國立大學研究團隊對惠勒的思想稍加改動,讓實驗成為可能。他們沒有利用光子,而是採用氦原子,讓其穿過由激光束形成的光柵,而不是穿過物理幕牆。這樣,當高速飛行的原子穿過第2道關時,研究人員就可精準地觀測發生的情況。研究人員發現,如果沒有第2道光柵,原子就沿著1條單一線路前進,行為與粒子一樣。但當兩道光柵都存在時,原子就會沿多條線路前進,有些像波的行為方式。

在第2道光柵引入之前,研究人員對氦原子穿越第1道光柵的線路進行了測量。實驗發現,尚未引入但有可能引入的第2道光柵對粒子的狀態產生了影響。特拉斯科特解釋說:「這表明,如果氦原子真的沿着一條特定路線,接下來未來的測量結果就會影響原子的線路。」研究人員認為,這表明未來事件正在影響着原子的過去。