（對外在世界的認知 之十五）

那麽，你不看的時候，月亮到底在不在那裏呢？

愛因斯坦和波多爾斯基還有羅森(EPR)三人，在1935年發表了發表了一篇質疑量子力學完備性的文章。在那篇文章裏，他們提出了定域實在論(Locality and Realism)假設。地域的意思是說，物體的屬性隻能受相鄰區域發生的事件影響，遙遠區域的事件不能以超光速影響本地物體，反之亦然。實在論的意思是說實驗觀測到的屬性現象是來自某種物理實在，而與觀測無關。這就是說，物質的特性是獨立於觀察者和觀察方式的。愛因斯坦他們認為，道理是很明白的，即使你沒看月亮，它也是掛在天上的。

波爾很快在同名期刊上發表了同名文章，對EPR悖論進行了回複。我看了維基百科上的介紹，據說這次波爾的反駁看起來不是很給力；他並沒有針鋒相對地說月亮在還是不在。貝爾認為，本來在測試過程的關鍵階段就沒有力學意義上的幹擾發生，所以那文章的立論不足以支持其結論。波爾這樣的說辭就很籠統了，這是肯定不可能和愛因斯坦達成共識的，後來兩人之間雖然仍是時有爭辯，但基本上屬於各持己見，在旁觀者看來，孰是孰非還一時很難說清。也正是因為如此，後來波爾對自己沒能在愛因斯坦生前把事情解釋清楚，感到十分懊悔。

到了1964年，愛爾蘭物理學家約翰貝爾為了驗證愛因斯坦他們的EPR假設，用一對糾纏著的粒子做了個極化旋轉實驗，結果觀察到的現象和他開始的設想完全相反，於是他總結出來一個著名的推論。有專家用最簡單的語句表達了這個推論定理的意思：沒有有關地域隱含變量的物理理論可以永遠再現所有的量子描述。這樣的高度概括，對於像我這樣缺少專業知識背景的人來說，實在是雲山霧罩難解其意。後來貝爾晚年在BBC的一檔節目中解釋說，這就意味著，宇宙中沒有自主意願，一個粒子被觀察了，另一個物理屬性上與它相糾纏的粒子，不管相距多遠，都會同時作出與之相隨的屬性變化，這說明宇宙中有超級決斷機製。這個推論，將愛因斯坦他們（EPR）三十年前祭出的三個法寶，地域性實在性和自主性，全部打翻。按BBC的說法，是貝爾用實驗證明愛因斯坦錯了。

貝爾定理釋放出來的意義，讓人覺得這個決定宇宙現象的超級決斷機製非常詭異。看上去，或者說推導出來，兩個糾纏著的粒子之間的訊息傳遞可以是超光速的，可是細想起來，又沒有必要用比光速快的訊號傳遞去告訴粒子A說，另一個粒子B被測試；因為這個宇宙，包括粒子A，已經知道了測試的方式和應該給出的結果會是什麽，也就是說，甚至好像我們做實驗所選擇的測量方式和結果都已經是”事先（或事後）決定好了的“，是一種逆因果關係的發生。

這樣令人匪夷所思的症狀，在1999年，韓國人Kim Yoon-Ho設計的一項旨在觀測光子通過雙縫後物理屬性的實驗中，表現得非常清晰明確。我在寫這個係列的前幾章時，有網友留言提到了這個實驗，說它的結果顛覆了基於傳統理論對外界的認知。我上網查找了相關的介紹，認真了解之後，也是大吃一驚。這個被稱作“延遲量子路徑選擇刪除“的實驗，設計思路有點複雜，要把其中的道理環節一一解釋清楚比較繁瑣饒人。在這裏，我隻是想把其中的現象和結論簡化總結出來，算是一種對疑惑的分享吧（不願自尋煩惱的讀者可將斜體字的段落略過）。

參照我在下麵附上的原理圖。我們知道，當一個光子被投射到一個刻有兩條細縫到麵板時，它有兩個選擇：如果這麵板後沒有儀器觀測光子通過的路徑的話，它就以波的形式同時從兩條細縫中湧出，並能產生幹涉現象；反之，如果有儀器在觀測，它就以粒子方式通過A或B縫，不產生幹涉。這樣的實驗應該是早在上世紀二三十年代，愛因斯坦和波爾他們剛開始爭論的時候，就有人做過的了。現在，金博士的想法是，我依然要啟動觀測儀器，但我要欺騙一下光子，讓它不知道儀器記錄了那個光子的路徑選擇，不知道記錄下來的訊息，那個得到了保留。金的做法是，在雙縫的後麵加一個自發參量下轉換的BBO晶體，它可以把一個通過的光子轉換成低了一半頻率而相互糾纏的兩個光子。然後，這兩個光子的路徑由Glen－Thompson棱鏡分成上下兩支。上麵的一支不管是來自A縫還是B縫，我們叫做“信號”光子（圖中上方紅和蘭的單線），走向觀測器D0。另一支是走向下方的叫“閑散”光子，通過一PS棱鏡後，來自A縫的（紅線表示）和來自B縫的（蘭線）光子又經過光線分離片（BS，它的作用是可能讓光子透過或者反射）和鏡片（MS）反射分別走到四個光測器的位置，D1、D2、D3和D4。從圖中的顏色線路走向，我們要注意以下幾個要點：

－ 被D1和D2測到的光子，分不清是來自A還是B縫。

－ 被D3測到的光子肯定是來自B，被D4測到的光子肯定是來自A。

另外，從縫隙板到D1D2D3D4的光路長度比到D0的要長2.5米，這意味著在下方任一檢測器上得到的閑散光子信息，都要比它的糾纏伴侶記錄在D0上的晚8納秒（十億分之八秒）。

在這種設計環境下，D3和D4檢測提供了延遲的“閑散光子所走的具體縫隙”路徑信息，表明與之相糾纏的“信號”光子也是通過的同樣的A或B路徑。而D1和D2的檢測記錄所提供的信息表明不了自己來自哪條縫隙，所以也表明不了它的糾纏伴侶光子是從哪條縫過來的。到此時，光子從哪條縫過來的這種早先潛留下來的信息，通過幾組偏分鏡和反射鏡之後，到達D1和D2後1就分不清了，就變成延時消除了。到了屆時合計裝置那裏（Coincedence Counter），實驗者可以看到：

－ 當閑散光子在D1或D2上被檢測到時，信號光子到圖形是幹涉波紋。

－ 當閑散光子在D3或D4上被檢測到時，信號光子到圖形就是簡單的混塊狀，沒有幹涉。

這個實驗再次證明了，當有測試去觀察光子走哪條縫時，就不會有幹涉；無觀測時幹涉出現。更重要的，讓人吃驚的是，這個實驗有別於經典的雙縫實驗之處：對於是否保留或消除閑散光子走哪條縫的信息，這一決定是在D0點信號光子狀態被觀測了8納秒以後做出的。D0的觀察沒有直接產生光子是從哪條縫隙過來的信息，D3和D4的觀測是提供了那條路徑的信息，意思是這時沒有幹涉圖紋能在D0中看到。同理，D1和D2沒有提供路徑信息，意味著這時D0上的圖形是幹涉波紋。換句話說，即便是在一個信號光子由於路途較短，早就到了D0，它在這裏的幹涉條紋出不出現，反而是取決於自己的糾纏對象——閑散光子在保留有路徑信息的D3或D4上發現還是在消除了的D1或D2上發現。更進一步，這就可以解釋為，一個延後的對閑散光子路徑的察看或不察看，可以改變以前的一個事件的結果。這就產生了一個時間和時間順序的疑問，一個逆因果順序的現象：如果D1D2D3D4的察看結果影響D0的圖像，結果就跑到原因的前麵去了。再設想一下，如果是光路足夠長，延遲的時間就不僅僅是8納秒那麽無法察覺的瞬間了，在那樣的情形下，一個時間間隔足夠長的反因果事件會給人類的思維帶來什麽樣的啟示或迷惑呢？就像是我們站在地球上，仰望夜空中那些來自上萬光年之外的星光，此時你的看與不看，可能對一萬年前的光子夥伴真的是有所影響呢。

當然，對這個實驗的結果，對於糾纏的量子之間，這種看上去不以時間空間為約束的訊息傳遞背後的原因，專家可能會有更符合量子力學自身特性的解釋, 未必所有結論的指向都是逆因果的時間回溯。即便如此，我們也不妨放縱一下狂野的思緒，在微觀世界，會不會真的有與我們現實時間對稱的負時間維度呢？畢竟，費曼在幾十年前就想象過，一個電子可能在時間的坐標軸上向回行走。

這時候，我們好像又遇到了兩千多年前令亞裏士多德和赫拉克利特煩惱的問題，就是那個A到底等於不等於A的問題。

附圖  延遲量子選擇刪除實驗