物理史上最奇怪的实验之一:单粒子双缝实验,带你深入了解

物理史上最奇怪的实验之一:单粒子双缝实验,带你深入了解

上次大家很多不明白单粒子是如何产生的干涉条纹的,这次我们进一步说一下这个奇怪的现象。

大家知道了也会产生干涉图,而且这很正常,因为它表现了它(光)是波的特性(既然水波能产生干涉图,所以自然光波也会产生干涉图了)。但是对于单粒子双缝实验很多人都感到匪夷所思。

物理史上最奇怪的实验之一:单粒子双缝实验,带你深入了解

我们要知道的是,光子组成了我们所见的光,而光子是由不可分割的一小束电磁能量组成,所以每个光子都是一小段波,并且不可再分割成更小的部分了。

‍这意味着什么呢?‍

每个光子必须决定要穿过的是哪一条缝隙,而光子本身无法分成两半后再拼接起来,这么说来只要有两个以上的光子,理论上出现干涉条纹就应该不是问题了。例如,将两个光子分别射入挡板的两条缝隙,理论上它们就会在缝隙后进行干涉,最后形成干涉条纹。

而每个光子都在前面屏幕上的特定位置都能被检测到,它们的能量都传递在一个点上,所以都能表现出特定位置的粒子性。

但令我们匪夷所思的事情来了,在实验每次只发射一个光子时,不断发射多次后,前面的干涉条纹依然会出现!这太诡异了。

物理史上最奇怪的实验之一:单粒子双缝实验,带你深入了解

这里要知道的是:

  • 每个光子把全部能量倾注于一点

  • 条纹与每个光子的能量如何传递没关系

  • 条纹是许多完全不相关的光子的最终位置分

为什么会是这样的呢?

实验中,我们知道的是,不断发射的光子都不会知道它们前后的光子落点会在哪里。但是好像每个光子都知道它们落点最可能会在哪个区域,或者更像是它们都知道穿过两条缝隙会产生干涉条纹,所以它们才根据这个选择屏幕上的落点。

物理史上最奇怪的实验之一:单粒子双缝实验,带你深入了解

但是而后的实验证明,不止是光子具有这样的现象,其它粒子同样也是!

不断发射单个电子,同样也能在屏幕上产生干涉条纹。甚至后来用到了整个分子,同样能观察到干涉条纹。还有其它的大分子,结果显示它们都能在特定条件下观察到双缝干涉条纹产生。

到这里,物理学家们不得不承认,不管是光子,电子,还是分子等,它们好似都是以某种波穿过了两个缝隙,然后它们又和自己干涉形成干涉条纹。

物理史上最奇怪的实验之一:单粒子双缝实验,带你深入了解

只不过在单粒子双缝实验中,图形的峰值显示了粒子更有可能出现的区域,它们看起来像一个可能的不确定自己位置的波。但是又由于某种原因,它们在某些地方又选择了一个确定的位置,所以就产生了干涉条纹。

物理史上最奇怪的实验之一:单粒子双缝实验,带你深入了解

这么说可能让大家感觉更为奇怪了,但是科学家有多种量子力学阐释都在尝试着解决这个奇怪的问题,如果您了解奇怪的单粒子双缝实验,那下一篇则是更为奇怪的

哥本哈根诠释,将会对这个现象作出解释。


分享到:


相關文章: