Experiments on polarizers, a new step towards a possible interpretation of quantum mechanics
本文通过引入关于测量诱导对象修改的第二个假设，扩展了先前提出的数值 EPR 实验局部实在论模型，从而在承认需要进一步发展以纳入波动特性的同时，成功地重现了三偏振器实验的量子力学结果。
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在微观世界的奇妙世界里，物理学的行为往往显得违背常理。近一个世纪以来，科学家们一直在努力研究一种被称为量子力学的理论，该理论描述了像光和电子这样的粒子是如何相互作用的。这一理论在预测实验结果方面极其成功，但它暗示现实本身在被观察之前是模糊的。该领域最著名的谜题之一涉及纠缠粒子，即两个物体似乎能跨越遥远的距离瞬间相互影响，这种现象似乎打破了“没有任何东西能以快于光速传播”的规则。另一个谜题是测量过程似乎会改变粒子，仿佛观察的行为迫使宇宙做出选择。几十年来，许多物理学家一直在思考是否存在一种更简单、更符合逻辑的解释来应对这些怪现象，一种既符合我们日常理解的物体存在与运动方式，又不需要放弃现实与定域性基本规则的解释。
瑞士洛桑联邦理工学院的一位研究人员利用一种看待光的新思维方式，对这些问题进行了全新的审视。研究人员没有将光子（光的一种粒子）视为像地图上的点一样单一且无限小的点，而是将其想象成圆的一部分，就像一小块饼干或扇形切片。这种视角的简单转变，使得研究人员能够通过计算机模拟光穿过偏振器（即只允许特定振动方向的光波通过的过滤器）的过程。在现实世界中，如果你取两个相互垂直的偏振器，没有任何光能通过。但如果你在它们之间插入第三个不同角度的偏ль振器，一些光就会突然出现。这种违反直觉的结果是量子力学的一个经典测试。研究人员建立了一个模型，其中的光粒子是这些小扇形区域，而过滤器则根据粒子落在扇形部分的哪个位置来进行分类。
模拟显示，这种依赖于“光粒子具有微小但确定的尺寸”这一概念的模型，可以重现量子力学所预测的完全相同的结果。当研究人员运行计算，模拟光通过一个、两个或三个偏振器的过程时，出现的出光模式与标准理论完美契合。至关重要的是，该模型在实现这一目标时并未破坏物理规则。它不需要粒子在空间中进行瞬时通信，也不暗示现实仅在观察时才被创造。相反，它表明这些奇异结果源于测量设备如何与粒子的延伸形状发生相互作用。当一个粒子撞击过滤器时，如果它完全位于“通过区”内，它就能通过；如果它横跨在“通过区”与“阻挡区”的边界上，它就会被吸收并消失。在这种模型中，这种吸收并非设备的错误或缺陷，而是过程中的必要组成部分。
这项研究进一步表明，尽管测量的最终结果保持不变，但测量行为实际上改变了粒子。当粒子通过过滤器时，它会被轻微地推动或旋转，从而稳定在新的允许区域内。这模拟了量子力学中“测量会改变被测量对象”的概念。研究人员发现，通过使用特定的数学曲线来描述这些粒子如何趋于稳定，模拟可以完美匹配现实世界实验中观察到的概率。这表明，量子力学的“怪异性”可能并非宇宙的一个根本性奥秘，而是由于我们如何定义测量工具以及被测量的粒子而产生的结果。该模型暗示，量子力学本质上是一个关于“我们能测量什么”的理论，而非关于“一切存在之物”的完整描述。它之所以运作得如此出色，是因为它忽略了那些被吸收的粒子，只关注那些最终到达探测器的粒子。
这种方法挑战了长期以来的假设，即为了让数学运算成立，必须将粒子视为零尺寸的点。研究人员认为，如果粒子实际上是微小的、延伸的物体，那么通常困扰量子力学解释的那些违反定域现实性的现象就会消失。该模型表明，存在一些粒子状态是无法被测量的，因为它们落在了类别之间的“无人区”，由于无法被测量，它们也就不会出现在最终的统计数据中。这解释了为什么该理论看起来如此有效，而无需引入平行世界或瞬时通信。研究人员谨慎地指出，这是一个模拟过程，也是一种看待数据的新方式的提议，而非证明自然界确实如此运作的最终证据。然而，其结果是稳健的，并且与已知的物理定律相符。这项工作为未来打开了一扇大门，即通过这些延伸物体的几何结构来理解光的波粒二象性，从而可能弥合奇特的量子世界与我们所经历的坚实、可预测的现实之间的鸿沟。
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