延迟选择量子橡皮擦是对因果原理的反驳吗?delayed eraser quantum experiments

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因果关系,根据维基百科

是一个事件(原因)和第二个事件(结果)之间的关系,其中第一个事件被理解为对第二个事件负责。

为了使这种关系成立,第一个事件必须先于第二个事件。

因果关系是当代哲学的一个主要内容。我们认为这是理所当然的;当然,现在发生的事情会影响未来,但反之则不然!

然而,在延迟选择量子擦除实验中,

如果一个光子表现得好像它是通过单一路径到达探测器的,那么“常识”(惠勒和其他人对此提出质疑)说它一定是作为粒子进入双缝装置的。如果一个光子表现得好像它是通过两条无法区分的路径而来的,那么它一定是以波的形式进入双缝装置的。如果在光子飞行途中改变实验装置,那么光子应该改变其最初的“决定”,即是波还是粒子。惠勒指出,当这些假设应用于星际尺寸的装置时,地球上关于如何观察光子的最后一刻做出的决定可能会改变数百万甚至数十亿年前做出的决定。

换句话说,现在发生的事情将由未来发生的事情决定,这与我们熟知的因果原理直接矛盾!一个在同义反复意义上几乎正确的原则现在并不总是正确的。

延迟选择量子擦是对因果原理的反驳吗?当代哲学如何理解并融入这一最新的科学发现?

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量子力学的基本原理之一是叠加原理。其最简单的应用是:如果存在从状态 A 移动到状态 B 的两条路径,则转换函数(psi 函数)将发展到最终状态,作为两个单独转换函数的总和。

双分裂实验有从 A 到 B 的两条不同路径。因此必须考虑两个转换函数。该实验可以用单个光子来执行,一个光子一个接一个地通过双分裂发送。如果实验不受干扰地进行,则光子的两个跃迁函数是相干的并发生干涉。在实验设置中,双分裂被产生左光束和右光束的分束器取代。

对于延迟选择量子擦除器的理论建议、实验设置和结果解释,请参见

  • 布莱恩·格林:宇宙的结构。2004 年。101ff
  • 阿哈罗诺夫,亚基尔;Zubairy,Suhail:时间与量子:抹去过去并影响未来。科学,卷。307,2005 年,第 307 页。875-879

Scully 和 Drühl 于 1982 年提出了一种在离开分束器后对光子进行不同标记的方法。标记向每个转换函数添加不同的路径信息。正如预期的那样,这种标记破坏了一致性。结果显示没有任何干扰。

其次,他们提出了一种量子擦除器,可以在最终检测到光子之前去除标签。正如预期的那样,两个具有已擦除路径信息的转换函数会发生干扰。

第三步,斯卡利和德鲁尔提出了一种延迟选择量子擦除器。在分束器后面,每个光子被下转换为一对半频率的纠缠光子。这对光子中的一个被称为信号光子,另一个被称为闲置光子。空闲光子标有哪条路径信息。

现在,信号光子的跃迁函数像以前一样处理。但是,每个闲置光子都携带其及其信号伙伴的哪条路径信息,要么单独观察,要么读取它们的哪条路径信息。或者它们匹配并丢失哪条路径信息。

当信号光子的路径与闲置光子的路径分开很远的距离(例如10光年)时,实验的惊人结果出现了。假设今天信号光子终止其路径。人们观察到信号光子不发生干扰,因为它们的路径信息仍然存在,即包含在其空闲伙伴的跃迁函数中。

10年后,闲置光子也终止了它们更长的路径。它们要么在匹配后被检测,要么在分离时被检测。现在,人们可以挑出那些空闲伙伴已匹配的信号光子,从而擦除它们的路径信息。相应信号光子的子集提供干涉图案。

格林得出以下结论:

我再次强调,未来的测量不会改变今天实验中发生的事情;未来的测量不会以任何方式改变您今天收集的数据。

因此,你原来的问题的答案是:延迟选择量子擦除器并不是对因果原理的反驳。未来的事件不会改变过去的事件。

绿色继续说道:

但未来的测量确实会影响您在描述今天发生的事情时可以引用的细节类型。在获得闲频光子测量结果之前,您实际上无法说出任何给定信号光子的路径历史记录。然而,一旦获得结果,您就会得出结论,其空闲伙伴被成功用于确定哪条路径信息的信号光子可以被描述为在数年后向左或向右行进。您还得出结论,闲置伙伴的信号光子的路径信息被删除,不能被描述为——几年前——肯定已经朝某个方向或另一个方向走了[…]。因此,我们看到未来有助于塑造你讲述的过去的故事。

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