丢失的一天

I'm not looking, honest!

Mar 5th 2009

From The Economist print edition

Physics and philosophy

原文参见Economist网站此页    （如果能打得开的话）

译文如下，请路人甲乙丙丁戊己庚辛指正，门卫N在此多谢。

我没在看，说真的！

好消息是，实体确实存在。坏消息是，它甚至比人们认为的还要奇怪。

“多么奇妙，我们遭遇了一个悖论。现在我们有了一些取得进步的希望。”量子力学的奠基人之一尼尔斯·波尔（Niels Bohr）如是说。自从1920年代量子力学诞生以来，物理学家和哲学家就紧紧抓住了他（Niels Bohr）理论中所包含的对于实在的奇异结论，其中包括这样的基本事实：了解关于这个世界的每一事物是不可能的，并且事实上，当它没有被观察的时候，去知晓它根本上是否真的存在也是不可能的。目前，两个独立工作的物理学家团体已经证明，当自然界没有被观察时它确实是真实的。尽管无人对其匆匆一瞥，然而，它仍以一种古怪的方式真实运作着。

1990年代一位名叫Lucien Hardy的物理学家提出了一个思想实验，使得著名的物质与反物质的交互作用变得毫无意义，那就是——当一个粒子与其反粒子相遇，这对粒子通常是在一次能量爆发中彼此湮灭。Hardy博士的计划对于这样一种可能性却是悬而未决——在某些情况下，当它们的交互作用没有被观察时，一个粒子与其反粒子能够彼此结合并幸存下来。当然，既然这种交互作用不得不保持不可见状态，那么应当没有人曾经注意到这种情况的（正在）发生，这也就是为什么这一结果被认作是Hardy悖论。

本周，日本大阪大学的Kazuhiro Yokota和他的同事证明Hardy的悖论确实是正确的。他们在《新物理学杂》（New Journal of Physics）上报导了他们的工作。同时，多伦多大学的Jeff Lundeen和Aephraim Steinberg独立进行的实验声称确认了一个近似的证明，他们的结果七周前发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。

这两个小组在他们的实验中采用了相同的技术。他们设法去做那些之前被认为是不可能的事情：在不干扰实体的情况下去探测它。不去干扰，在量子力学中等同于没有真正的在看（观察）。那么，他们就能够显示，当世界没有被观察的时候，它也确确实实的存在着。

诚然，正被讨论的实体——更确切的说是这个世界的很小一部分，是一对光子的两极，也正是产生光的那些粒子。这些光子某一极的状态，通过在被称为量子纠缠的过程中，与另一极的状态无可逃脱的连接在一起。

两极化的光子能够代替Hardy思想实验中的粒子与反粒子，因为他们遵从相同的量子力学规则。Yokota博士（同样有Lundeen和Steinberg博士）设法观测这些光子，但不会直接的注视。正如之前所做过的，从任意一次的交互作用中没有收集到足够的信息去得出结论，然后，将这些部分的结果汇聚到一起，以致整体结果就能变得有意义。

几个研究人员发现，在某些地方，那里有着比应当有的数量更多的光子，而在其他地方则是更少。然而，最令人大吃一惊的结果是，在某些地方，光子的数量实际上是少于零的。呈现出少于零的粒子，通常，意味着你得拿反粒子作为代替。但是，并没有什么“反光子”之类的东西（光子本身就是它们自己的反粒子，并且任何情况下都是纯粹的能量），所以，这种情况不能在此适用。

对此种结果广为人知的说明，唯有Hardy前后一致的数学解释。他所预言的古怪事情是真实的，并且，这些事情也确实是只能被没有在观看的人们看到。Yokota博士和他的同事们竟然将他们的结果称为“不合情理”的。尼尔斯·波尔（Niels Bohr），无疑，将会被这事情弄兴奋的。