纵览网丨惠勒延迟选择实验：光子的“时空穿越”之谜

量子力学中有许多非常奇怪的现象，但也许最奇怪的是，它似乎允许我们对过去进行编辑。本期视频将带你了解双缝干涉实验的升级版，惠勒延迟选择实验。

惠勒通过一个戏剧化的思维实验指出，对电子的双缝干涉进行了进一步思考，并指出我们可以“延迟”电子的决定，使得它在已经实际通过了双缝屏幕之后，再来选择究竟是通过了一条缝还是两条。此种说法震惊当时的学术界。

爱因斯坦是现代物理学家。爱因斯坦出生于德国乌尔姆市的一个犹太人家庭。1900年毕业于瑞士苏黎世联邦理工学院，入瑞士国籍。

1905年，爱因斯坦获苏黎世大学物理学博士学位，并提出光子假设、成功解释了光电效应(因此获得1921年诺贝尔物理学奖)；同年创立狭义相对论，1915年创立广义相对论，1933年移居美国、在普林斯顿高等研究院任职，1940年加入美国国籍同时保留瑞士国籍。1955年4月18日，爱因斯坦于美国新泽西州普林斯顿逝世，享年76岁。

1999年12月，爱因斯坦被美国《时代周刊》评选为20世纪的"世纪伟人。爱因斯坦开创了现代科学技术新纪元，被公认为是继伽利略、牛顿之后最伟大的物理学家，也是批判学派科学哲学思想之集大成者和发扬光大者。

1979年是爱因斯坦诞辰100周年，在他生前工作的普林斯顿召开了一次纪念他的讨论会。爱因斯坦的同事约翰·惠勒在爱因斯坦诞辰100周年的研讨会上，提出了延迟选择实验的构想。

约翰·阿奇博尔德·惠勒是美国物理学家。1911年7月9日，约翰·阿奇博尔德·惠勒出生在美国的佛罗里达州；1933年获得约翰斯·霍普金斯大学博士学位后来到丹麦哥本哈根，在尼尔斯·波尔指导下从事核物理研究。

该构想表示在粒子流很弱、粒子一个一个地射入多次重复实验中显示的干涉效应表明，微观粒子的波动性不是大量粒子聚集的性质，单个粒子即具有波动性。于是，一方面粒子是不可分割的，另一方面在双孔实验中双孔又是同时起作用的，因此，对于微观粒子谈论它的运动轨道是没有意义的。

实验第一阶段，激光脉冲源发射一个光子，光子到达干透镜1后，有50%的可能会被反射到下方，再经过下方的全反镜反射之后被探测器B接收，也有50%的可能不发生反射，直接穿过透镜1，经过上方的全反镜反射后被探测器A接受。通过多次实验，结果A和B探测器只有一个会亮，这说明光子要么是通过了线路1，要么是通过了线路2。

实验第二阶段，我们在两条线路的交汇处，再添加一个半透镜2，根据波动理论，如果光子是同时走了两条线路，那么光子将会在透镜2处发生自我干涉，我们可以调整透镜2的位置，使其到达探测器A的俩束光总是同相位叠加，到达探测器B的两束光反相位叠加，这样的话探测器A会常亮且亮度增强，探测器B永远不会亮。

通过多次实验显示，A一直亮B永远不会亮，这说明光子同时走了线路1和线路2，在透镜2处发生的自我干涉。

实验第三阶段，我们先取消透镜2，激光脉冲源发射一个光子，等光子通过透镜1快要到达半透镜2位置的时候，再插入半透镜2。按照实验第一阶段的结果，我们会认为光子通过透镜1后，就已经选择了某一条线路，因此就不会在半透镜2处发生自我干涉。

可实验结果显示，A会一直亮B永远不会亮，这说明光子在透镜2处依然发生了干涉，这就意味着光子同时走了两条线路。

现在的问题是我们是在光子经过透镜1后加的透镜2，也就是说，光子已经选择了一条线路，我们加入透镜2后，光子又“改变”了它之前做出的选择，重新走了两条线路，从而发生了自我干涉。

有点类似是我们现在的选择改变了光子过去的选择，或者说我们似乎可以对过去发生的事情进行编辑。这一结论听上去也许有些奇怪，但这也正是量子力学哥本哈根诠释的正统推论。引用波尔的话来说，任何一种量子现象，只有其被记录之后才是一种现象，历史不是确定和实在的，除非他已经被记录下来。

光在通过第一块半透镜到第二块半透镜之间到底在哪里是一个没有意义的问题，他也许不是一个客观事实，但这一稀奇古怪的实验现象说明宇宙的历史可以在它实际发生后才被决定应该怎样发生。

比如在薛定谔的猫的实验中，如果我们也能够设计某种延迟实验，我们就能在实验结束后再来决定猫的生与死。比如说原子会在一点钟发生衰变，但如果有一个延迟实验能够让我们在两点钟“延迟”决定原子是否发生衰变，我们就可以在两点钟这个未来去决定一点钟猫的生与死。

在惠勒延迟选择思想实验的影响下，有人提出了“参与性宇宙模式”假说。虽然宇宙的行为已经演化了上百亿年，但某种延迟使得它直到被一个高级生物所“观察”才成为确定。即我们在观察历史之前历史是不存在的，我们观察历史的方法决定了历史的样子，我们的观测行为本身参与了宇宙的创世过程。