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科普:一万亿个外婆,看不见的存在

更新时间:2025-01-15 工作计划 版权反馈
【摘要】:空中的金色热球还在暗中膨胀,为乌鸦的雪白外套染上金粉。低下头,星星看到自己纤细的脚踝塞在一双运动鞋里,后跟闪着忽明忽暗的霓虹。“被探测器‘看见’的刹那,叠加的状态就不见了。被‘看见’的瞬间,电子的旅行路径就确定了下来,其他方向的路径不复存在。这颗电子不再同时穿过两条狭缝,而是选择了其中一条狭缝,坚决地穿梭而过。”

空中的金色热球还在暗中膨胀,为乌鸦的雪白外套染上金粉。这只怪鸟镶嵌着红宝石的头颅上了发条般来回转动。

“它是不是有点不耐烦了?”星星抿了抿嘴唇。

“是我们得抓紧,它会等在这里的。”钢笔小姐说,“晚些时候它就会带你回家。”

“真的吗?”星星兴奋地挥舞手臂,转而歪过头,“它能飞这么远吗……”

钢笔小姐瞥了一眼手表指针,说:“接下来我们就沿着屋脊走,你可以从这儿看看街道和房子,听我们给你讲讲里头发生的故事。”

乌鸦唱着咕咕作响的欢歌,很喜欢这个安排似的。

“我们要快些,你的这双鞋子正适合屋顶上的远足。”低下头,星星看到自己纤细的脚踝塞在一双运动鞋里,后跟闪着忽明忽暗的霓虹。

从这片石头质地的蓝色穹顶下去,三个人来到了一扇漆黑的铁门前。钢笔小姐取出了笔,星星不知道它还可以用作钥匙。铁架的关节颤抖着嘶哑作响。他们来到了一个窗口。乌鸦先生率先爬上半浮动的绝缘管道,绕过抽油烟机的出气口。三人站上了锯齿状屋脊的顶部。这里也是鱼鳞般的铁皮做的。旁边堆放着两捆生锈的卫星天线。

“小心点儿,待会儿我们要从这里跨到别的屋顶上,慢慢走,沿着这条天空的步道,我们会带你见识一些人,”钢笔小姐对这里了如指掌,“现在我们只需要在天黑前赶回去。”

“你是说透过那些窗口旅行吗?”星星说。

“那些人很有意思。看吧,我就说保持运动会让人身手敏捷。”乌鸦先生成了领头羊。

“得感谢今天的天气,要是下雨,屋顶就走不通了。”钢笔小姐笑着说。

三个人就这样前后相随。乌鸦先生忽然回头对星星说道:“刚才的实验里,你没有看出一个重大问题吗?”

“啊,什么问题?”星星留意着脚下涌现的块块涂鸦:苹果、肥皂泡、飞碟、机器人……

“我们看到的世界就是光子在旅行路径上‘照亮’的一切,假如一颗光子真的可以同时完成多个路径的漫游,意味着可以照亮多个方向上的影像,可以同时放映许多部宇宙的电影,为什么我们永远只看到了其中的一个结果呢?它在其他方向上‘照亮’的事物为何好像从我们意识的地图上被彻底地擦除了?”(www.xing528.com)

自己怎么没有想到呢?星星默不作声。

乌鸦先生动作麻利地越过了一排晾衣杆,继续说道:“当我们举起一只手电筒,会看到光束呈锥形透过薄薄的毛玻璃射出来。这些光子以每秒10的14次方个的天文数字倾泻而出,似乎总被你视野前方的物体阻拦,反射回到视网膜。于是你就感觉到了‘看见’,‘看到’面前的路被照亮了,物体的轮廓和纹理一一浮现了出来。如果光子真的一度处于不确定性之中,那么,在被你‘看到’之前,它们就应该同时飘散到各个方向,可是为什么手电筒照亮的总是前方的景象,而不是身后的画面呢?为什么在宏观的世界里,我们从来不曾看到过‘叠加’的图景呢?我们何以一次次失之交臂?”

星星从一座木架底下经过,头顶是一片片巴掌大小的风干牛肉。

“是啊,为什么呢……”

“比你着急的人有的是。他们同样间隔着向对面的荧屏一颗一颗发射电子,但是这一次,他们做了一点别的手脚。先在金属板和狭缝之间放上了一个探测器,也就是让一双观测之眼全程监控每颗电子穿过狭缝的过程,看看它们究竟是怎样穿过去的。这一次,你猜猜,荧屏上出现了什么花纹?”

“‘斑马纹’啊,刚刚你们说过的。”星星自信地回答。

“事实上,我知道这一次叫人很难以置信,但是波干涉形成的‘斑马纹’竟然消失了。荧屏上只出现了两条光带。波特有的图案不见了。换言之,电子的分身术失灵了。”

“这怎么可能呢?哦,你说没有什么是不可能的,但是两个‘波’消失了吗?是什么赶走了它们呢?”

“被探测器‘看见’的刹那,叠加的状态就不见了。被‘看见’的瞬间,电子的旅行路径就确定了下来,其他方向的路径不复存在。这颗电子不再同时穿过两条狭缝,而是选择了其中一条狭缝,坚决地穿梭而过。”钢笔小姐解释的语气也是那样坚定,“消失的瞬间称为‘坍缩’。小星星,你现在看到的这个世界,正是‘坍缩’的这个瞬间所呈现的状态,而你看的动作被称为‘观测’。”[1]

“别让这些名词吓坏了她。”乌鸦先生接过话茬,再次说回那只手电筒,“当手电筒射出一束光,光子就开始了自由自在的漫游,单颗光子同时出现在各个方向的路径上,但绝大多数情况下,空气作为一种均匀的传播介质,大概率地,沿着直线旅行的距离总是最短的,所以这个结果总是最先抵达我们的眼底。而一旦我们观测到这个结果,光子在其他路径上的结果随之坍缩。这才是我们总是感觉光子沿着直线传播的真正原因。”

观测与坍缩示意图

“就是说,其他的结果只是跑得太慢了,没有机会被看见?”星星睁大惊奇的双眼。

“这种情况也不是绝对的,如果作为传播介质的空气改变了某些性状,从概率上看,光子旅行路径的最短距离,可能不再是沿着直线行进。比如说海市蜃楼的出现,就是因为气层的环境被高温改变了,光子拐弯旅行反而更大概率地成了一条最短的路径,被它们反射的其他方向上的影像抢先一步被你看见了。当你看到的瞬间,和其他结果一起,直线方向上的结果也随之坍缩了,仿佛从来不曾存在过一般。”踏在太阳的金色地毯上,乌鸦先生轻轻叹了口气。

[1] 这里基本采用了哥本哈根诠释,和多世界理论一样,是对量子力学的一种解读。

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