為什麼說惠勒的延遲干涉實驗才是真正恐怖的實驗？！

作者：李春生丨 （書房記特約專欄作者）

，其實，雙縫干涉實驗並不恐怖！只有無法解釋的人才會頭疼。參考閱讀：《 》 如圖，1801年英國醫生托馬斯—楊的雙縫干涉實驗。

而另一個實驗卻所有人都感到恐怖，那就是雙縫干涉實驗的一個變種，約翰·惠勒的延遲干涉實驗。

光子有智慧嗎？光子知道自己應該選哪一條狹縫通過嗎？結果能夠決定起因嗎？換句話說，我們能夠先死亡，然後再決定這樣出生嗎？在可是一個大是大非的問題，如果因果律能夠違反，那麼，人類所有的邏輯都需要改寫。這種很像胡說八道的話竟然出自一位物理學家之口，並且還有實驗證明，是不是非常恐怖？

結果能夠決定起因嗎？

由什麼實驗驗證了呢？

我們還是瞭解一下這位傳奇人物。美國物理學家、物理學思想家和物理學教育家約翰·阿奇博爾德·惠勒（John Archibald Wheeler，1911年7月9日—2008年4月13日），1933年獲得約翰斯·霍普金斯大學博士學位，後來投在哥本哈根學派尼爾斯·波爾門下。1937年惠勒提出了粒子相互作用的散射矩陣概念；1939年與波爾和前蘇聯的弗朗克爾一起提出重了原子核裂變的液滴模型理論；1957年與米斯納開始發展"幾何動力學"；1965年獲得愛因斯坦科學獎；1969年惠勒在紐約的一次會議上首次使用"黑洞"一詞，提出黑洞無毛的也是他；1968年獲得原子能委員會恩利克·費米獎；1982年獲得玻爾國際金質獎；1983年他提出了"參與型宇宙"觀點；1993年，獲Matteucci Medal；1997年獲得沃爾夫獎。可以說，惠勒也是當代著名的物理學家。他的這個延遲干涉實驗影響力非常大，並沒有多少人把他的實驗當成一個玩笑。正因為如此，問題比人們想象中要嚴重得多。客觀世界是經典物理學所認為的樸素的還是奇異的，因果律能否被推翻？讓我們來看看這個神奇的實驗吧。

1979年為紀念愛因斯坦誕辰100週年而在普林斯頓召開了一場討論會，會上惠勒提出了"延遲實驗"的構想，惠勒通過一個戲劇化的思維實驗指出，對電子的雙縫干涉進行了進一步思考，並指出我們可以"延遲"電子的決定，使得它在已經實際通過了雙縫屏幕之後，再來選擇究竟是通過了一條縫還是兩條。

這個實驗的基本思路是用塗著半鍍銀的反射鏡來代替雙縫，一個光子有一半可能通過反射鏡，一半可能被反射（請注意半個光子的概念），這是一個量子隨機過程，和雙縫本質上是一樣的。把反射鏡和光子入射途徑擺成45度角，那麼光子一半可能直飛，另一半可能被反射，但是，我們可能通過另外的全反射鏡，把這兩條分開的岔路再交匯在一起，在終點觀察光子飛來的方向，我們可能可以確定它究竟是沿著哪一條道路飛過來……不過，如果在終點處再插上一塊呈45度角的半鍍銀反射鏡的話，這就又會造成光子的自我干涉。只要仔細安排"

惠勒後來引用玻爾的話說：任何一種基本量子現象只在其被記錄之後才是一種現象，我們是在光子上路之前，還是途中做出決定，這在量子實驗中是沒有區別的。歷史不是確定和實在的——除非它已經被記錄下來。更準確地說，光子在通過第一塊透鏡到我們插入的第二塊透鏡之間'到底'在哪裡，是個什麼，是一個無意義的問題，我們沒有權利去討論它，它不是一個'客觀真實'！我們不能改變過去發生的事實，但我們可以延遲決定過去'應當'怎樣發生，因為直到我們決定怎樣觀測之前，"歷史"實際上還沒有在現實中發生過。［曹天元，《上帝擲骰子嗎？：量子物理史話》，北京聯合出版公司出版，2013年，第234頁］，惠勒的結論是可以用結果來決定原因，這完全顛倒了因果邏輯。

在惠勒看來，宇宙的歷史可以在它已經發生之後才會決定是怎樣發生的，在薛定諤的貓實驗裡，如果我們也能設計某種延遲實驗，我們就能在實驗結束後再來決定貓是死是活，比如說，原子在一點鐘時要麼衰變毒死貓，要麼斷開裝置讓貓存活下來。但如果有某個延遲裝置能夠讓我們能在兩點鐘時來延遲決定原子是否衰變，那麼我們就可以在兩點鐘這個"未來"去實際決定貓在一點鐘時的死活。［曹天元，《上帝擲骰子嗎？：量子物理史話》，北京聯合出版公司出版，2013年，第234頁］

惠勒

按照惠勒的這種思路，宇宙本身有一個有意識的觀測者創造出來也不是什麼不可能的事情，雖然宇宙的行為在道理上講已經演化了100多億年，但某種"延遲"使得它直到被一個高級生物所觀察才能成為"真實的存在"，我們的觀測行為本身參與了宇宙的創造過程，這就是所謂的"參與性宇宙"模型（The participatory Universe）。宇宙本身沒有一個確定的答案，而其中的生物參與了這個謎題答案的構建本身！［曹天元，《上帝擲骰子嗎？：量子物理史話》，北京聯合出版公司出版，2013年，第234頁］人可以改變未來的世界，而這樣可以改變歷史的人擇原理的確讓人震驚，但是，這是實驗的結果，或者說，是實驗告訴我們的事實。

仔細分析這個延遲實驗發現存在以下幾個問題：

1.粒子的"分身術"問題。對於一束光來說，半透鏡50%的通過率只是一種概率，即大約有50%的光通過；但是，對於一粒光子來說，半透鏡50%的通過率意味著一個光子被分成了兩半，即只有一半光子通過。問題是，一粒光子如何分成兩個？是被劈成兩半了嗎？如果把半鍍銀的反射鏡換成一個有100條狹縫的光柵，那麼，這顆光子就會分成100個光子。能量子不是最小的能量單元嗎？為什麼光子通過半透鏡就分成了兩個光子？這種反射與透射和牛頓的"一陣容易反射，一陣容易透射"解釋有多大區別呢？

2. 惠勒延遲實驗的原理和托馬斯-楊的雙縫干涉實驗原理類似（粒子說的理論大都是為了解釋雙縫干涉實驗），都是兩個光路上的光產生干涉作用，可以把惠勒延遲實驗理解為一個延遲版的雙縫干涉實驗。雙縫干涉實驗的干涉現象確鑿無疑地證明光是波，而兩顆光粒子如何產生干涉條紋？惠勒延遲實驗必須解釋兩條路徑的光如何產生干涉條紋的問題。事實上，惠勒的延遲實驗和哥本哈根解釋、費曼解釋或多世界解釋一樣，只考慮了一顆光子如何同時穿過兩條狹縫的問題，而對兩顆光子如果產生干涉條紋的問題採取迴避態度，原因是根本無法解釋產生干涉條紋的形成原理。

3. 我們知道，電磁波產生干涉的條件是兩路同頻率，同相位（可以想像為同樣的齒輪完全重合）的電磁波產生同頻率干涉疊加效應。

惠勒認為光是粒子，但是延遲實驗中干涉和"相位"（phase）的概念卻來自於波動力學，粒子說無法解釋干涉和"相位"的本質，當然，惠勒本人也無法解釋。按照波動力學，"相位"是對於一個波在特定的時刻在它循環中的位置：一種它是否在波峰、波谷或它們之間的某點的標度。相位是描述波形變化的度量，通常以度 （角度）作為單位，也稱作相角。根據波動力學，兩束同頻率、同波長光在"相位"完全重疊時（即波峰和波谷如同齒輪一樣分毫不差的疊加），才能產生干涉效應。 惠勒這個延遲版的雙縫干涉實驗中有個重要的環節，一半的光會被半反射玻璃反射。根據波動說的光的反射原理，當光波在接觸反射面時，光波的波峰或波谷的不同"相位"接觸到反射面會使 "相位"產生細微的變化，也就是說，兩束同頻率的光波一束透射、一束經過反射後，兩束光波的"相位"發生了改變，雖然波長沒變，但兩束光波的波峰和波谷的"相位"不再同步了。在延遲實驗中，"如果在終點處再插上一塊呈45度角的半鍍銀反射鏡的話，這就又會造成光子的自我干涉。

4. 在惠勒延遲實驗中，"如果不在終點處插入半反射鏡，光子就沿著某一條道路而來，不會發生干涉。"終點處插入的這個半反射鏡的作用只是將第一個半反射鏡分開的兩束光從新匯聚（全反射鏡也是這個作用）。當沒有產生干涉條紋時，惠勒認為光只穿過了一條狹縫，事實是這樣嗎？粒子學家們測量光子或電子通過哪條狹縫的方法是在某條狹縫處（事實上會造成堵住一條狹縫的結果）進行測量。我們能否可以換種思路，不在狹縫處進行測量，而是在兩條狹縫和屏幕之間的任意位置測量是否有光通過呢？驗證方法非常簡單，並不需要複雜的測量，我們肉眼就能發現兩條狹縫是否有光通過，我們人類不就是標準的有意識的觀察者嗎？非常簡單，在惠勒延遲實驗和雙縫干涉實驗中用有意識的人類眼睛替代屏幕，每個人都能在雙縫後面或兩條光路上"觀測"到光線射出。事實上，在兩條路徑上同時進行"觀測"，在每條路徑上都會觀測到光，也就是說，無論有沒有一個有意識的人的觀測，光都將同時經過"兩條路徑"，而不是因為"觀測"導致光"選擇"通過某一條路徑。也可以說，無論有沒有一個有意識的人的觀測，波函數都沒有坍塌。

簡單地說，實驗的設計者惠勒在實驗的後半段插入或拔出那塊半透鏡，就相當於接通或斷掉這個光路。當半透鏡插入，兩路光接通，產生干涉。事實上，這塊半透鏡相當於雙縫干涉實驗裡屏幕的角色；拔出半透鏡，兩路光各自傳播。

但是，這個實驗的設計者把自己給騙了！哎呀，你看，光竟然事前知道結果，就像著名的"水知道"。每個光子或電子上都住著一個上帝嗎？

問題是，一個粒子怎樣同時穿越兩條狹縫？兩條狹縫的解釋都不能自洽，那麼，更多狹縫時怎麼辦呢？例如偏光眼鏡有數十萬條狹縫，如何解釋一粒光子同時穿越了十萬條狹縫同時到達了我們的眼睛呢？最重要的問題是，"醜媳婦總是要見公婆的"，無論讓量子怎樣"掩耳盜鈴"繞過雙縫選擇難題，所有解釋雙縫干涉實驗的理論都必須自洽地解釋量子在同時穿過兩條狹縫後怎樣相互干涉併產生干涉條紋這個終極問題。可惜，沒有一個粒子說的理論能夠自洽地解釋這個簡單的問題。

綜上所述，目前沒有發現任何通過改變結果可以改變原因的證據，惠勒的延遲實驗並不能顛倒因果邏輯。通過分析惠勒的延遲實驗，我們可以發現意識決定論使幾代物理學家誤入了歧途，"測量"並不能改變世界，"測量"更不能"創造"世界。掩耳盜鈴的思維模式不可能解開宇宙的奧秘。追溯錯誤的源頭，把電磁波看作是實實在在的粒子，才是導致理論物理學發展繞了百年彎路的首要原因。

惠勒延遲干涉實驗真正恐怖的地方是科學範式出現問題。現在，物理理論不再是基於客觀現實，不再是從自然現象中發現規律，總結出因果邏輯關係，構建理論。現在的所謂現代物理理論是先構建理論，再尋找所謂的證據來驗證理論。相對論、量子力學和絃理論不約而同地提出：理論告訴我們能發現什麼！問題是，脫離客觀事實的物理理論都存在無法消除的奇異性。說白了，就是這些理論嚴重脫離了客觀事實！我們必須回答一個問題，物理理論是為解釋客觀世界呢？還是需要為每一個物理理論創造一個適用這個理論的世界呢？

一個笑話

一位甲殼蟲的新車主看到另一輛甲殼蟲停在路邊，前蓋打開，一位車主站在車旁束手無策。這位熱心的車主走過去。"啊！你的汽車竟然沒安裝發動機？" "看我能不能幫點忙！"

這位熱心的車主走回到自己的車並打開後尾箱。"啊！我的車上竟然還有一臺備用發動機！"

雙縫干涉實驗的確是恐怖的，但是，惠勒的延遲實驗卻是可怕的。人類還處於愚昧狀態，這些學者"功不可沒"！ 最後，祝愚人節快樂！因為天天都是愚人節！

尤瓦爾·赫拉利指出："尊重知識、聽取學者意見很好，但發展到崇拜任何人的程度都很危險，包括崇拜學者。一個人一旦被推崇為先知或權威，他（她）自己都可能信以為真，進而變得驕傲自大，甚至陷入瘋狂。對追隨者而言，一旦他們信奉某人為權威，便會自我設限，停止努力，只期待著偶像來告訴他們全部問題的答案和解決方法。即使答案是錯誤的、方法是糟糕的，他們也會通盤接受。"

我們面對（科學先賢們）不朽的理性群碑，也就是面對永恆的科學靈魂。在這些靈魂面前，我們不是要頂禮膜拜，而是要認真研習解讀，讀出歷史的價值，讀出時代的精神，把握科學的靈魂，我們要不斷地吸取深蘊其中的科學精神，科學思想和科學方法，並使之成為推動我們前進的偉大精神力量。［牛頓，《自然哲學之數學原理》，弁言第5~6頁］科學的精神是什麼？那就是敢於質疑權威的勇氣和對一切事物保持好奇的眼光。智慧從懷疑開始，真正的科學精神是理性、懷疑、批判和實證。終極理論不會是一個全新的理論，它就藏在現有的理論之中，當我們以客觀邏輯為工具，就能在錯綜複雜的觀點中找出宇宙真實的脈絡。

先賢們幾千年積攢下來的思想成果滋養了我們的智慧，他們點亮了一個又一個燈塔，指引著人類的發展方向。沒有人的觀點全部正確，也沒有人的觀點一無是處。有些觀點後來被事實證明是一個個錯誤，那也是他們在錯誤的地方樹立起了一個個指引正確航道的航標燈。

我們應當時刻提醒自己，批判性思維是我們避免誤入歧途的重要保證。我們身處在同一個宇宙，所以，我們只需要一種可以解析所有疑惑的物理理論，這個物理理論必須沒有邏輯矛盾和邏輯缺陷，可以完美的描述我們這個宇宙的運作細節，並以此為基礎展望宇宙的未來。真相總是樸實的，真理總是簡潔的。有時，對有些問題，我們並不缺乏揭示真相的能力，更多的時候我們缺乏的是面對事實的勇氣。

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