第6.4节：测量效应

目录 ／ 第6章：量子领域

一、双缝里的三种常见现象

装置
极弱光源，使光一次只来一份。前方是一块开有两条狭缝的挡板，后方是一块能记录单个到达事件的屏幕。随后根据需要，在缝口或其后加入不同的探头与光学元件。

• 情形一，不测路径
  两缝同时打开，不在路径上放任何会区分哪一路的装置。屏上事件逐点累积，很快浮现明暗相间的条纹。每次到达是一点，大量统计是条纹。
• 情形二，测路径
  在缝口放置可区分路径的装置，例如在两条缝后分别加不同的偏振片或相位标记，或放置足够灵敏的探头以读取哪一路。条纹消失，屏上呈现两个宽峰。每次仍是一点，只是统计图样换了。
• 情形三，弱测路径
  路径上放入很弱的探头或可被撤销的微小标记。条纹对比度降低，介于清晰条纹与双峰之间。弱一点就浅一些，强一点就淡更多。

以上三种现象只改了路径上的装置，源与屏并未改变。改变的是条纹是否存在以及其清晰程度。

二、能量丝理论的核心解读

关键三步，按顺序发生，分别是耦合、闭合、记忆。

1. 耦合，改写张度地形
   光是一团在能量海中传播的张度扰动。两条缝会在海里刻出一张引导地形，哪里更顺、哪里更拗都已被波场先行刻好。你在路径上加入探头或路标，相当于把新的结构嵌入了这片海。耦合使两路原本的同拍关系被部分或完全打乱，引导地形被改写。改写得越重，条纹的基底越被抹平。
2. 闭合，把一次事件锁定在某处
   当波团与装置局部发生有效的能量交换并跨过闭合门槛，事件就被锁定在某个时间与位置。自此之后，另一条路的可能性被消解，远处不再具备形成干涉的条件。闭合可以发生在路径上的局域，也可以发生在屏幕上，取决于耦合强弱与装置几何。
3. 记忆，把选择放大成历史
   闭合只是微观事件。要成为可读出的结果，必须被宏观装置放大并写入记忆，例如指针偏转、像素翻转、电荷堆积。记忆写入后，系统不再可逆，条纹不可能被恢复。

把三步套回三种现象就很直观。

• 不测路径时，耦合极弱，两路保持同拍，直到屏幕才闭合，条纹清晰。
• 测路径时，路径处已经强耦合并闭合，地形被改写，远处没有干涉图样。
• 弱测路径时，耦合有限，地形被部分改写，条纹还在但对比度下降。

三、延迟选择，用同一语言讲清楚

• 实验要点
  在两路已经并行传播的情况下，直到最后一刻才决定是让两路在末端相干重合形成干涉，还是分开读出哪一路。常见实现是马赫曾德尔干涉仪，在末端选择是否插入第二个分束器。也可以用宇宙引力透镜的两条长路径，在地面端选择成像还是干涉合束。
• 现象
  插入第二分束器，出现干涉输出端与暗端。拿掉第二分束器，分别在两个端口读到哪一路的统计。决定可以推迟到接近屏前的一瞬，现象仍严格遵循选择。
• 解读
  延迟的是闭合方式，不是把消息送回过去。只要两路中途未被强耦合破坏同拍，波场就一直以可干涉的方式并行传播。末端插或拔分束器等于在闭合前设定最后的边界条件。若选择干涉闭合，两路在末端重合，引导地形给出亮与暗，统计呈现干涉。若选择路径闭合，两路在末端分开，各自闭合并写入记忆，统计呈现双峰。整个过程无需逆因果。

四、量子擦除，依然是耦合、闭合、记忆三步

• 实验要点
  先用微弱方式给两路打上可区分的标记，例如不同的偏振。接着在末端再加入一个装置把这类标记消去或旋回到同一取向。可以配合符合计数的方法，仅统计那些真正完成了擦除的子样本。
• 现象
  如果标记已经被放大为可读出记忆，条纹不再回来。若标记未被放大，只是潜在可读，在闭合前被完全擦除，条纹在条件统计中恢复。若擦除不完全，条纹只部分回归。
• 解读
  打标记等于改写了引导地形。只要地形能在闭合前被恢复成同拍状态，且中途没有把标记放大为记忆，波场就能在末端再次形成干涉基底，因此在匹配的子样本里可以看到条纹回归。若标记已写入记忆，则过程不可逆，擦除无效。

五、常见误解的简洁澄清

• 测量不是单纯观察，而是新增一个物理耦合。耦合会改写引导地形，并可能提前闭合。
• 坍缩不是玄妙瞬间，而是耦合、闭合、记忆三步的外观。
• 延迟选择不是改变过去，而是在闭合之前设定末端边界条件。
• 量子擦除不是魔术，而是撤销标记并恢复同拍，同时避免中途写入记忆。

六、小结，四句话压轴

• 条纹来自波场先刻的引导地形，逐点来自闭合门槛与记忆写入。
• 测量就是耦合、闭合、记忆，强弱不同，条纹强弱随之改变。
• 延迟选择决定的是闭合方式，非时间倒转。
• 量子擦除在未写入记忆且擦除完全时可恢复条纹，在已写入记忆时不可逆。

附，弱测量家族→EFT 翻译卡

• 弱测量
  小耦合，小能量交换。两路同拍受到轻度扰动，引导地形被部分改写，条纹对比度下降但仍可见。
• 连续弱测量
  多次小耦合累积，去相干逐步增强，引导地形逐帧变淡，条纹从清晰走向模糊。
• 量子擦除
  先打标记，后在闭合前消除标记，且全程未写入宏观记忆。若擦除完全且条件筛选得当，地形恢复为可干涉状态，条纹在相应子样本中回归。
• 延迟选择
  把闭合方式的选择推迟到末端，在闭合之前决定是干涉闭合还是路径闭合。没有逆因果，只有末端边界条件的选择。
• 保护测量与弱值读取
  在强保护态下进行极小交换的读数，相当于几乎不改写地形，只抽取局部相位或分布信息。扰动足够小，闭合被推迟到读出之后。
• 无交互测量
  通过改写边界条件阻断某一路，使得另一装置端口概率发生可读变化。即使没有直接能量交换，引导地形已被改写，所以可在统计上“知道”某物体存在。
• 哪路可辨度与条纹可见度的权衡
  路标越清晰，同拍越少，引导地形越难形成干涉基底。路标越模糊，同拍越多，条纹越清晰。它们同属耦合强度的两面。

这张翻译卡把所有测量变体都放进同一张物理图里，仍然只有那三步：耦合，闭合，记忆。