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奇妙的量子效应之一：孪生子结伴而行: 热度 1 yunping 2009-2-6 00:49; 我们知道，当一个光子入射到一块半透半反镜上时，会有一半几率透过去，一半几率被反射。当两个光子分别从半透半反镜的两边入射时，我们很自然地想到，会等几率地出现下列四种情况：(a)两个光子都透过；(b)两个光子都被反射；(c)上边的光子被反射，下边的透射，结果都到上边来；(d)上边的光子透射，下边的被反射，结果都到下边去。但是，事实上要等几率出现这四种情况，是有条件的，只有当两个光子在能量上可区分（频率不同）或时间上可区分时才成立。当相同频率的两个光子分别从两边同时入射到半透半反镜时，上述四种情况中，只有两个光子走在一起的(c)(d)会发生，两个光子分开走的(a)(b)不会发生。两个光子在到达半透半反镜后，好像粘在一起似的，总是结伴而行。这种现象实际上是一种双光子干涉效应。; 个人分类: 量子物理|13605 次阅读|19 个评论

关于量子干涉的部分精彩讨论: 热度 2 yunping 2009-1-7 17:03; 上篇博文中，我们提出了三个有关干涉的量子力学原理，结果引来了很多朋友过来讨论，而且有些朋友提了一些非常好的问题。在此我非常感谢所有来访朋友的支持。这些讨论有可能对其他网友也有参考价值，我选取部分，贴在下面： abc：我不知道哪位量子光学专家真正解释了光子与自己发生干涉？或者说光子是如何与自己发生干涉？举最简单的单光子双缝干涉吧，一个光子是通过一条缝，还是同时通过两条缝？狭缝在实验中到底扮演着什么样的角色？它真的能使光子一分为二？很多人喜欢拿EPR佯谬旁证所谓的超距相互作用，这点很值得推敲。实验中是两个光子吗？显然不是！即使是所谓的两个光子，由于大量的光学器件和传输介质的引入，这两个光子根本就不是所谓的没有相互作用的纯光子。博主回复：很高兴跟你讨论！量子光学专家不是要解释光子如何与自己发生干涉，而是认为单光子干涉是光子与自己发生干涉的证据。物理上不是任何实验现象都可以得到很好解释，但不排除人们把这些实验现象作为判断理论正确与否的依据。到目前为止，我们仍然不知道吴健雄的实验中究竟什么机理导致左右分布不对称，说它是宇称不守恒，实际上仅仅是就事论事地表述事实而已。同样道理说单光子干涉的结论是自己和自己干涉，也是在就事论事地表述事实而已。你可以有不同的表述，如果表述更好，完全可以采用你的表述，但我们没有看到之前，请允许我们使用现有表述。干涉过程中光子到底怎么回事，到目前为止，是没有搞清楚的事情。至于一分为二的说法，我认为是比较机械的想法。量子力学要是这样理解，就全无味道了。最先Aspect做出第一个EPR实验后，也有人提出和你一样的疑问会不会通过各种测量引起的相互作用实现关联呢？。后来有人做了更严格的实验，保证两个光子之间不可能通过小于光速的相互作用传递实现关联。事实上宇称不守恒的实验，也会有实验设备会不会破坏空间反演对称性的问题，实验只能保证一个小环境相对对称，考虑到整个实验室肯定无法对称，即使实验室对称，做实验的人还不对称呢，人对称了，地球，太阳系一样不对称。另外，至少到现在，科学上没有提供两光子之间传统相互作用会引起这种关联的途径。我觉得，如果追求哲学意义上的严密性，肯定会导致不可知论。 entangle： (1)目前不知道有没有真正用单光子源验证单光子干涉理论的，但是通过通过无限衰减光强是永远不能获得单光子态的，进而也没法证明光子只跟光子本身干涉。关于这方面的论文可以参看Alain Apect的论文Europhys.Lett,1 173(1986)。 (2)第一个双光子试验并不是他们完成的，在此之前的1988年，类似的试验就已发表在PRL上了，参看Phys. Rev. Lett., Vol. 61, 2921 (1988). 正好在做这方面的东西，所以对这方面很感兴趣，也读了一些东西，所以就写写了自己了解的。博主回复： (1)严格来说，你说得对，不可能通过无限衰减光强获得严格的单光子态。即使光减弱到每个光脉冲中，有千分之一的几率存在一个光子，那么存在两个光子的几率仍然有百万分之一，所以双光子的几率永远不为零。但是如果真的是光子之间的相互干涉导致的干涉条纹，那么再减弱若干倍，干涉程度应该会明显改变，一定会在干涉结果中反应出来，但实验上并没有看到这种效应。另外，请参见对abc的回复。 (2)那有那么晚啊，最早的双光子实验是1981年Aspect等人做的【PRL47,460(1981)】。草民书生：我看博文的讨论中光子的自干涉最多！如果你把这个理解了量子力学基本过关（思想上，但是具体掌握得花费功夫的！）实验的测量是应该是某一量子态上的平均值问题！如果你预先知道光子将通过杨氏双缝中的某一孔，那不与子弹打双缝同样吗！所以在某一缝附近的测量必将破坏粒子波动性的干涉机制！这都与波函数（描述量子态的态函数）的e的指数形式的复数域的相因子作怪之故！若不相信或者反对光子的自干涉机制，那么我们现有的量子理论得全盘改写了！！！量子力学不好学，因我们人类生活在经典思维空间及经典世界之故！若是，我们像齐天大圣孙悟空似的能变成电子那么大小并与电子质量差不多再带有逻辑思维能力，那么我们理解量子力学非常容易接受，反过来经典物理就不容易接受的！这都因我们所处的环境（人与外界构成的系统）格格不入之故！！！博主回复：谢谢你很形象的解释 tdcao: 超导源于电子配对可能没有问题,但到底如何配对\配对后与玻色子的差别还值得思考,但从量子力学单体论去思考是不够的. 博主回复：你提了一个很好的问题，你的问题与我碰到的国际超导牛人的问题差不多。看看双光子干涉和单光子干涉遵循一样的量子力学原理，就不会有此一问了。可惜搞超导的都没有真正了解量子光学中双光子干涉的。量子力学没说复合粒子和单体粒子可以遵循不同的原理，谁要说这两者在干涉上有本质差别，那么谁就有义务拿出证据来。而有关的超导理论是没有经过严格推导的，基本上是猜出来的，更不可能证明复合粒子和单体粒子可以遵循不同的原理。法律上有个原则，就是谁主张谁举证的原则。同样也适用科学领域。另外，我们如此确信这些理论错，还不仅仅因为它们违背量子力学原理，更重要的是它们的理论是自相矛盾的，这在我们论文的第一页上就明确证明了的。 tdcao: 呵呵，电子配对并非两电子粘在一起、不能真的作为一个粒子看，因此超导必然是一种集体行为。博主回复：问题是量子力学没有规定粘在一起才是一个粒子，双光子干涉实验表明，两个远隔十万八千里的粒子组成的复合粒子的干涉行为跟所谓的单体粒子一样。 tdcao: 这就是说，双光子干涉就类似于电子配对，不知我这个猜测对否。博主回复：你想的很对，双光子干涉类似于电子配对而成的Cooper对的Josephson干涉。它们之间自然而然是存在共性的。巴丁尽管是BCS理论的创立者，但他没有真正理解Cooper对是什么东西，所以当Josephson的文章让他评审时他把它看成了垃圾，而事实上Josephson效应产生了超导最大的应用。双粒子干涉还不是最复杂的干涉现象，事实上量子干涉可以发生在不同量子过程中间，也就是说两个不同路径上发生不同的量子效应，只要原则上无法知道究竟发生哪个效应的话，依然可以看到干涉效应。还有的干涉效应中，粒子可以在路上变成两个粒子，然后到干涉点或之前再变回来。; 个人分类: 量子物理|13084 次阅读|24 个评论

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