阿弗沙爾實驗

阿弗沙爾實驗(Afshar experiment)是一項光學實驗，可能可以挑戰量子力學中的互補原理^[1](principle of complementarity)，雖然當前仍未有物理學方面的共識。

此實驗是首先由伊朗科學家沙赫里亞爾·阿弗沙爾(Shahriar Afshar)於2001年設計與執行，其結果看起來與量子力學的標準預測相一致；不過據稱其違背了(Englert-Greenberger)恩格勒特格林伯格二元性關係。

概述

Afshar的實驗使用Thomas Young經典的雙縫實驗的變體創建干涉圖案來調查互補性。這種干涉儀實驗通常具有兩個「手臂」或光子可能採取的路徑。一種阿夫沙爾的斷言的是，在他的實驗，有可能來檢查干涉條紋一個的光子流（的光子的波的性質的測量），而在同一時間觀察的每個光子的路徑（的測量光子的粒子性質）。

歷史

Shahriar S. Afshar的實驗工作最初是在2001年在波士頓的輻射誘導群眾研究學院（IRIMS）完成的，後來在2003年在哈佛大學複製，當時他還是一名研究學者。結果於2004年3月在哈佛研討會上發表並以國際光學工程學會（SPIE）的會議程序發布。該實驗在2004年7月24日的新科學家版中作為封面故事。的新科學家專欄文章本身產生了許多回應，包括2004年8月7日和8月14日出版的各種致編輯的信件，反駁了Afshar和John G. Cramer的回應所得出的結論。Afshar於2005年3月底在洛杉磯舉行的美國物理學會會議上介紹了他的工作。他的同行評議論文於2007年1月發表在物理學基礎。

Afshar聲稱他的實驗使互補原理無效，並且對量子力學的理解具有深遠影響，挑戰了哥本哈根的解釋。根據Cramer的說法，Afshar的研究結果支持Cramer自己對量子力學的事務解釋，並挑戰了量子力學的許多世界的解釋。這一說法尚未在同行評議的期刊上發表。

實驗設置

實驗使用類似於雙縫實驗的設置。在Afshar的變體中，激光產生的光線穿過兩個間隔很近的圓形針孔（不是狹縫）。雙針孔後，鏡頭重新聚焦光線，使每個針孔的圖像落在單獨的光子探測器上（圖1）。穿過第一個針孔的光子只撞擊第一個探測器，同樣，如果它通過針孔二，它只撞擊到第二個探測器上，這就是為什麼我們在圖像平面附近分別看到針孔附近的鏡子光子檢測器。

當光線起波形作用時，由於量子干涉，人們可以觀察到存在光子避免的區域，稱為暗條紋。細線柵格緊挨着透鏡放置（圖2），以便導線位於由雙針孔設置產生的干涉圖案的黑暗邊緣。如果其中一個針孔堵塞，干涉圖案將不再形成，並且一些光線將被導線阻塞。結果，圖像質量降低。

當一個針孔閉合時，導線網格會在光線中引起可觀的衍射，並阻擋相應光子檢測器接收到的一定量的光線。然而，當兩個針孔都打開時，導線的影響可以忽略不計，與沒有導線放置在透鏡前面的情況相比（圖3），因為導線位於黑暗邊緣，光子避免。效果不依賴於光強度（光子通量）。

解釋

Afshar的結論是，光在通過導線時表現出波浪般的行為，因為光線穿過導線之間的空間，但是當兩個狹縫都打開時避開導線本身，但是在穿過之後也表現出類似顆粒的行為透鏡，光子進入給定的光電探測器。Afshar認為，這種行為與互補性原理相矛盾，因為它在同一個實驗中顯示了相同光子的互補波和粒子特徵。

視頻