之前文章中我讲解了单电子的双缝干涉，其中主要讲解了微观粒子具有的叠加性和波动性，但是不少网友表示无法接受“叠加态”这种说法。的确！一个微观粒子同时处于多个位置，这听起来非常难以接受，因为我们长期生活在宏观世界，感受到的都是宏观世界积累下来的直觉和经验，但是微观世界却与我们的宏观世界大大的不同，这一时间很难接受也很正常。不过今天我要再谈一个实验：量子延时实验，这个实验不仅仅说明量子世界的叠加性和波动性，还挑战我们的“因果律”。
这个实验不是用电子来做实验，而是用光子来做，具体的做法也比较简单，让一束光通过一个半反半透镜（半反半透镜的功效就是光来后要么透射过去，要么反射过去，到底属于哪种情况是微观里面的随机事件），那么光有可能透射过去走路线A，也可能反射到上面走另一条路线B，虽然光分成了两条路线，但是我们可以在两条路的末端各用一个全反射镜（全反射镜就是光过来只可能反射不可透射）让这两束光再次汇聚到一起，然后看着两束光的干涉情况，如下图所示，其中终点部位就是两束光汇聚的位置。
由于一束里面包含很多光子，所以当光通过半反半透镜时，其实就会兵分两路，一路走路线A，一路走路线B，然后由于两条路线末端都有一个全反射镜在等着它们，所以兵分两路后的两支队伍，又会最终汇合到一起，这非常好理解。
下面我把实验继续改进下，就是在终点部位加两个探测器A和B，只要探测器接收到光子就会亮。假设此时我还是打一束光过去，做刚刚的实验，那么实验的图像就可能是下图所示，大家可以想象下，如果是一束光出去，然后最终探测器A和B，到底谁会亮？
其实由于一束光出去，虽然最开始兵分两路，但是两路兵后面都有一个全反射镜等着，所以两路兵会再次相交，但是请注意相交并不意味着干涉，两路兵会各自通过对方继续向前走，走向末端的探测器，所以此时探测器A和探测器B都会亮，到此为止还是很好理解。
下面我再改进下实验，此时我不打一束光了，我一次只打一个光子（别问我如何做到一次只发射一个光子，现在的技术早就可以做到了），请问此时探测器A亮还是B亮？其实由于此时只有一个光子，所以无法再兵分两路了，也就是50%概率走上面路线B，50%概率走下面路线A，最终也就造成50%概率探测器A亮，50%概率探测器B亮。所以比如你突然打一个光子过去，可能A亮，再打一个过去可能B亮，连续打1000个光子过去，最终统计结果会发现A亮和B亮次数基本一致，也就是各占一半左右，到此为止还是很好理解对不对。
我再继续改进实验，此时我在终点（也就是两束光再次汇聚处）再加一个半反半透镜，如下图所示，然后我这次先打一束光（暂时不只打一个光子），请问到底是A亮还是B亮？
其实这里我要给大家补充一个知识，光每经过一次反射相位都会反向错位，你可以不用懂这个相位的含义，总之实验结果会发现，探测器B永远亮，A永远不亮，为什么呢？因为此时我是打的一束光，不是打一个光子，所以光会兵分两路，然后经过全返镜再次汇聚时由于又多了一个半反半透镜，所以两束光又会再次兵分两路。请注意这次是两束光兵分两路，不是一束光兵分两路，所以此时会分出四束光线，其中两束走到探测器A，另外两束走到探测器B，由于此时是两束光同时往一个方向走，满足波的干涉条件了。
但是满足干涉条件，为啥探测器A就会出现干涉相消导致不亮，探测器B会干涉相涨从而变得更亮呢？大家可以仔细想想探测器A和探测器B各自所接收到的两束光。其中探测器A接收到的两束光，第一束光只经历了一次反射，相位只变一次，而第二束光却经历了三次反射，相位变了三次，所以使得这两束光刚好形成干涉相消，光直接就被消没了。但是我们看探测器B你会发现，它接收的第一束光经历了两次反射，第二束光也是经历了两束反射，所以它的两束光可以说任何时候都是一模一样，因而出现了干涉相涨，所以探测器B变得更亮，到此为止，还是在我们常规理解范围内。
我再继续改进实验，这次我不打一束光了，我只打一个光子，如下图所示，然后等光子到达终点后，再继续打下一个光子，连续打1000次，请问探测器A亮的次数，和探测器B亮的次数，是否大致一致？
按照常规来说，一次只打一个光子，光子第一次遇到半反半透镜应该会随机一条路走，等光子走到第二个半反半透镜时，再随机选择一条路走，最后到达探测器A或者B。所以一个光子其实经历了两次概率50%的随机选择，所以我们理论分析，这种情况下打1000个光子，探测器A和B亮的次数应该大概一致才对。
可是我要告诉你的是，这种情况下你去做实验你会发现，诡异的事情出现了，这1000个光子都让探测器B亮，A一次都没亮过！这是为啥？光子遇到半反半透镜明明只能随机选择一条路走，为啥探测器A一次都没亮？
哈哈，分析到这里我们才发现，其实要解释这个问题，只有一种可能：一个光子在经过第一个半反半透镜时，是同时走了两条路线，然后经历第二个半反半透镜时，再次同时走两条路线，从而使得探测器A出现干涉相消，探测器B出现干涉相涨，一个光子自己和自己产生了波的干涉，从而出现了刚刚打一束光所应该出现的效果。分析到这里，其实你如果看了我之前写的“单电子双缝干涉”文章，应该很好理解，因为微观粒子的确具备同时通过两个地方的能力，如果你没看前面这篇文章，可以先去看看，可以帮助你理解这个微观粒子诡异的行为。
到此为止实验就完了吗？不，还没有，我再改进下实验，这次我依然是每次只打一个光子，还是打1000次（注意每次必须等第一个光子到了终点，才能打下一个），但是这次第二个半反半透镜先取消掉，我等光子通过了第一个半反半透镜后，再去马上加第二个半反半透镜，请问这次探测器A亮的次数和B的次数，到底是否大概一致？
按照常规理论分析，既然光子都已经通过了第一个半反半透镜，表示光子已做出了选择，比如走路线A，做出的选择已经成为历史了不可更改，此时我再去加第二个半反半透镜，等光子到达这个后加的半反半透镜后，也应该是50%概率让A亮，50%概率让B亮，所以实验结果应该是A和B亮的次数大致相等才对。
可惜我要告诉你，这个实验做出来后，居然依然还是1000次B亮，A一次都不亮，也就是说一个光子还是出现了同时通过两条路线的现象！大家别忘记了，我可是等到光子通过了第一个半反半透镜，才去加的第二个半反半透镜的，可是光子还是同时通过了两条路线（也就是路线A和B），这说明光子虽然已经做出了路线选择，但是我们加透镜的行为，依然改变了光子的历史，让光子重新回到过去做一次选择：去同时去走两条路线。我们现在的行为居然改变了光子的过去！！！
分析到这里，你现在可以体会到量子世界的神奇之处了吧，一旦现在的行为可以改变过去，就意味着我们人类几千年积累起来坚如磐石的“因果律”被打破了，“过去”是因，“现在”是结果，可是这个实验却说明“现在”可以改变“过去”，这不就成了“现在”是因“，过去”是结果了？
以上实验现象要合理解释，目前只能说现在的行为改变了过去，其余解释都不太给力，所以我们只能暂时把这个改变历史的现象当成事实，用大侦探福尔摩斯说过的一句话：排除了一切不可能的，剩下的就算再不可思议，那也是事实！
我们的量子世界竟然如此奇妙，让我们越看越怀疑人生，越看越觉得吃惊，越看越可怕，科学的世界真是无穷无尽的探索，让我们再次对自然科学表示最诚挚的敬畏。我是《小彭来给您解惑》，如果喜欢我的文章可以关注我，如果对文章有异议可以留言评论。
