? 1.前言（廢話）：兩天前匿名代碼發(fā)售了，我自己也是第一時間玩了ns版。在劇情推進到第四章的時候，看到了社長嘗試用這個物理學(xué)經(jīng)典實驗來解釋故事設(shè)定。目前看來解釋的非常出色，感覺和當年命運石之門的克爾黑洞一樣。屬于理論可行實踐只能靠科幻的范疇。但是我在網(wǎng)上看到許多科學(xué)adv以及物理的愛好者都沒徹底理解這個實驗表明了什么，那我來嘗試解釋一下。

? 考慮到這是個科普向的文章，所以下文中只要超過初中知識水平的內(nèi)容我都解釋會一遍，盡力寫的通俗易懂一些。

? 聲明一下，由于我還沒打完游戲，所以可能存在后面劇情有推翻這一理論的可能。（不過按照科學(xué)adv的感覺來看，應(yīng)該不太可能）然后就是目前這游戲還沒漢化，我自己也不懂日語，所以可能會有因機翻產(chǎn)生的錯誤。最后，下面的解釋可能有一些物理細節(jié)上的問題，發(fā)現(xiàn)后請多指正。

? 先說結(jié)論：延遲選擇實驗證明了如果你不接受物質(zhì)的波函數(shù)詮釋，而把物質(zhì)的波動性當作純粹粒子性的物質(zhì)的某種統(tǒng)計結(jié)果，那么未來會影響過去，因果律中的時間序列性（也就是因在果之前）會被推翻。這樣物理上便不存在具有局域性符合因果律的經(jīng)典理論可以解釋量子力學(xué)。

? 2.量子力學(xué)的基礎(chǔ)知識（了解過就可以跳過這一部分）：

? 不同于經(jīng)典力學(xué)中使用坐標來表示物體位置；用軌跡來表示路徑；用牛頓第二定律或拉格朗日方程描述物體運動原理。量子力學(xué)采用波函數(shù)來表示粒子，函數(shù)模長平方代表出現(xiàn)概率；沒有確定的軌跡，可以同時穿過所有可能路徑；用薛定諤方程或路徑積分傳播子描述物體運動原理。

? 這里解釋一下上面的關(guān)鍵概念波函數(shù)：就如同名字所描述的，本身和數(shù)學(xué)上的函數(shù)概念一致，給定一個坐標x和時間t，可以得出一個數(shù)值，然后就可以用其計算出對應(yīng)出現(xiàn)粒子的概率，物理上也可以類比水波的波動函數(shù)來理解。

? 然后就是核心的觀察環(huán)節(jié)了，假如只有一個粒子時，觀察者或探測器在某處觀測到了這一粒子，那粒子的波函數(shù)將從空間的彌散分布變?yōu)榧幸稽c的分布，數(shù)學(xué)上可以用狄拉克函數(shù)來表示。同時在觀測處以外的任何地點，都無法觀測到這一粒子。這個過程稱為波函數(shù)的坍縮。

? 3.實驗與解釋

? 實驗A

? 實驗儀器與布置如圖一所示：圖一中左下的單光子源可以發(fā)射單一光子，并且發(fā)射光子具有相干性（也就是自己與自己可以通過透鏡相互作用）。光子通過半反半透鏡，會有50%的概率反射向上傳播，50%的概率向右繼續(xù)傳播，然后通過反射鏡反射，最后被接收屏1或2所接收。

? 實驗結(jié)果：當單個光子通過儀器時，僅有一個接收屏收到光子，兩個接受屏接受概率各占50%。

? 實驗B

??

? 然后考慮如圖二所示的實驗：將一束穩(wěn)定的相干光打入儀器，調(diào)整反射鏡位置，保證可以讓左側(cè)和下面的光同時到達半反半透鏡2；調(diào)整半反半透鏡2（比如改變折射率），使得兩束光向上相互抵消，向右相互疊加，使得只有接受屏1可以接收到光。然后改變光源為單光子源，發(fā)射單一光子，觀察結(jié)果。

? 實驗結(jié)果：單一光子只會到達接收屏1。

? 先來用量子力學(xué)解釋實驗A與B：光子以行波波函數(shù)的方式發(fā)射并傳播，通過半反半透鏡1后分為兩個大小相同的部分，假如沒有半反半透鏡2，那么波函數(shù)將分別聚集在兩個接收屏上，相應(yīng)概率便對應(yīng)50%。假如有半反半透鏡2，那么分開的兩個波函數(shù)將在透鏡處相互作用（因為光的相干性），向上相互抵消，向右相互疊加，于是就到達了接收屏1。

? 然后就是用當年愛因斯坦的經(jīng)典粒子觀念來解釋實驗A與B，愛因斯坦設(shè)想所謂的光子波動性，其實就是粒子數(shù)量足夠多時產(chǎn)生的統(tǒng)計結(jié)果，就像一枚硬幣，正反概率各占50%，但在拋硬幣并不觀察硬幣的時候，硬幣不會自己突然分成兩半，然后觀察的時候自己再拼回去，同時拋擲硬幣的結(jié)果可以通過硬幣形態(tài)與拋擲的力量大小完全計算出來，量子力學(xué)無法計算出來是因為其知識體系不完全。

? 于是這個經(jīng)典理論對實驗1的解釋便是：設(shè)想世界存在兩種形態(tài)，Alpha與Beta。當世界處于狀態(tài)Alpha時，光子反射向上走，當世界處于狀態(tài)Beta時，光子透射向右走。世界處于哪一個形態(tài)可以通過足夠的初始數(shù)據(jù)（類似投擲硬幣時所用的力大?。┯嬎愠鰜怼Ｈ缓螽敯敕窗胪哥R2放置在光子路徑上時，對于光子，世界穩(wěn)定處于狀態(tài)Alpha，反射向上運動，并且直接透過半反半透鏡2，不會發(fā)生相互作用。這時該理論因為遠處的半反半透鏡2改變世界從而改變了光子的運動，便不再具有局域性。

? 這里說明一下，經(jīng)典理論即使在光速最快限制下也是可以出現(xiàn)非局域性的，比如經(jīng)典電動力學(xué)里輻射反作用力

? 所以到這里，這個理論并未出現(xiàn)嚴重漏洞或矛盾。

?實驗C（延遲選擇實驗）

??該實驗過程如圖三所示：首先前半段與實驗A一致，然后在光子透過半反半透鏡1之后但沒有到達半反半透鏡2所在位置時，放入半反半透鏡2，最后觀察結(jié)果。

? 實驗結(jié)果：與實驗B一致。

? 對于這一實驗，量子力學(xué)的解釋就非常自然，在光子波函數(shù)未到達半反半透鏡2時，放入半反半透鏡2不會改變未到達的波函數(shù)（就像我在一束平行光到達前放入一個透鏡，那么透鏡也不會改變未到達的平行光一樣），之后波函數(shù)便如同實驗B一樣進行相互作用，結(jié)果便自然與實驗B一致。

? 但是對于經(jīng)典理論，放入半反半透鏡2后出現(xiàn)和實驗B一致的結(jié)果，意味著在未來時刻2放入半反半透鏡2的行為，改變了過去時刻1的世界狀態(tài)，將過去世界變成狀態(tài)Alpha。也就是未來行為改變了過去的世界，從而干碎了因果律。

? 綜上所述，假如世界遵循一個具有決定論的經(jīng)典理論，那么這個理論必然會打破因果律。物理學(xué)家之所以會普遍采用量子力學(xué)解釋世界，主要是因為一般把因果律作為第一性原理來推導(dǎo)理論。但是世界是否真的會遵循一個違反因果律的經(jīng)典理論，目前還是無法證偽的，需要進一步的實驗研究。

? 讓我們回到匿名代碼，游戲中便是假設(shè)世界會遵循一個更為深刻但違法因果律的經(jīng)典理論，這樣就可以用足夠多的初始條件來準確預(yù)言未來（因為遵循決定論）。游戲中也存在可以完全模擬地球預(yù)言未來的機器。但是這個預(yù)言的初始條件可能會被未來所改變，匿名代碼的故事就此展開。

? 假如大家看完感覺不錯，那我之后再寫一些別的科幻作品里的有趣物理知識，比如命運石之門中的世界線理論和利用克爾黑洞的裸露奇點穿越時間的原理，或者三體里的光速曲率飛船時空之類的。假如有什么物理上的問題，也歡迎指正。

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