为什么有人说电子双缝干涉实验是令人“毛骨悚然”的?

未来探索菌


电子双缝干涉,首先来自于光子双缝干涉。证明了光是一种“波”,因为只有波才能互相“干涉”,后来德布罗意提出一种理论,认为任何物质都是“波”,都具有波动性,后来电子双缝干涉实验,证明了这一点。

之所以令人“毛骨悚然”,是因为无论是光子双缝,还是电子双缝干涉,都证明了量子领域的“测不准”原理。

爱因斯坦不是搞出了光电效应嘛?那么“光”是什么东西?为什么特定频率的光照一下那个不知名的板子,那个板子就会带电?光能计算公司是△E=hv,光能和光的频率有关,既然光有频率,那么他就是一种波咯?说对了,某种意义上他就是一种波,可以说什么东西都是波。无线电、红外线、伽马射线、紫外线、可见光都是一种东西,都是电磁波的一种,只不过频率不同而已。频率v越高,能量越大,原子弹爆炸发出的爆炒广岛那玩意儿就是伽马射线,他和太阳光、手机的光、WIFI信号没有本质区别,频率极高而已。

然而,光电效应公式又说了,不是特定频率的光,你照多久都没用,特定频率的光,一个光子就足够激发电子了......等等,你不是说光是一种特殊的电磁波吗,光子是什么东西?爱因斯坦那时候的解释是,光波只能一段一段不连续地被吸收,就和能量子一样,所以被称为“光量子”。

但这不是最终的解释,最终的解释是个颠覆一切的可怕魔鬼。

我们做过双缝干涉实验是吧,既然都能干涉了,那么光肯定是波啊,这个不需要解释。解释一下干涉,波其实振动在介质中的传播(当然这个说法最终也不对,光不需要介质)。波不是直线前进的子弹,子弹撞墙了不能继续飞,而波能绕过去,这叫“衍射”。而两个不同的波相遇的时候,会发生干涉,比如你在水中连丢俩石子,会出现两股水波,波峰与波峰相遇,会叠加,波纹更高,波峰与波谷相遇,波纹会削弱,这就是干涉。

那,就是这个样子的。这个初中物理也有。

我们来讨论光的干涉,如果你随便把两个手电筒打在一起,肯定看不到干涉条纹的。只有两列光波的频率相同,相位差恒定,振动方向一致的相干光源,才能产生光的干涉。由两个普通独立光源发出的光,不可能具有相同的频率,更不可能存在固定的相差,因此,不能产生干涉现象。

为使合成波场的光强分布在一段时间间隔Δt内稳定,要求:①各成员波的频率v(因而波长λ )相同;②任两成员波的初位相之差在Δt内保持不变。(这里看不懂可以跳过,意思是普通光源不能做这个实验,但高中和大学实验室的激光器,完美解决了相位差的问题)

实际情况是这样子滴——

这个只能证明一个问题,那就是,广是一种波,波长很小频率很大的波。但为什么说魔鬼出现了呢?下面是见证奇迹的时刻,如果给你一个完美的黑暗房间,不受其他光源干扰,用能发出单个光子的光源做这个实验,光子一个一个地打过去(别怀疑,这个实验条件地球上具备,而且成功了)。

那么我们随便先来十发光子,会在背景墙上发现,光子落得满地都是,乱七八糟,毫无规律,但是我们来个三百万发,再看结果,却发现那么多星星点点如同细沙子的光斑堆成了了一道一道光的波纹?如下——

见鬼了,问题在哪里?问题是——我们是一个一个打出光子的啊,如开枪一样,后一个光子不是智能生物,不可能知道前一位光子的落点啊,他们怎么商量好落脚点的?难道他们之间可以沟通?黑屋子里没有其他光子,单个光子和谁干涉的?和自己?自己干自己?肯定有鬼。

事实上,当光子穿越双孔的时候,我们不知道它到底穿过了哪个孔?有可能是左边,也有可能是右边,他不可能同时穿过两个孔,他不是孙悟空。常识告诉我们,宇宙的选择是确定的,但常识错了。如果我们挡住其中一个缝隙,可怕的事情发生了,干涉条纹消失了。于是薛定谔写出了伟大的薛定谔概率波方程。

他说量子态是一种概率波,有两个状态,可以弥散,可以坍缩,类似于函数的发散和收敛,可以复习一下高中学的“杨氏双缝干涉”,单个光子连续穿越双缝形成干涉条纹,但你无法知道光子到底走的是哪一个缝隙。如果你知道了,就无法形成波动性质的干涉条纹——观察者改变世界——这有点唯心主义的意思,但却是被实验证明的真理。单个 光子是一团概率云,穿过的一瞬间他坍缩了,选择了一个出口而已。后来德布罗意发扬光大,把波粒二象性推广到所有物质上,事实也证明了,电子也可以在晶格实验中产生类似波的干涉条纹。明白了么,兄弟们,你们也是波。

而海森堡提出了“测不准原理”,——粒子的位置与动量不可同时被确定,位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式

,h是约化普朗克常数。海森堡认为——测量这动作不可避免的搅扰了被测量粒子的运动状态,因此产生不确定性。就是说,观察者会影响事件的结果,量子力学范畴中,测量不是只有实验观察者参与的过程,而是经典物体与量子物体之间的相互作用,不论是否有任何观察者参与这过程。说的更唯心一点,那就是“风动,幡动,还是和尚心动?”

量子力学的非主流说法,始作俑着也是海森堡,他用泊松括号做矩阵乘法,得出一个没有意义的物理量——就是那个位置和动量相乘的玩意儿,结果没人看得懂。后来一群学计算机的美国人发扬光大,不承认薛定谔的方程和概率波,说“弥散”和“坍缩”都是胡扯,他们提出“多世界理论“——注意这也不是胡说,这是量子计算机的理论基础!“多世界”不是大家想象中的“平行宇宙”——事实上,他们认为,宇宙只有一个,“多世界”,是宇宙在不同维度的投影。所以不是不确定事件有确定的结果,但是发生在不同的世界,而观察者只看到一个投影世界中的结果。 他们的意思是——光子不是什么概率波,而是一颗子弹,穿过双缝的时候,我们的世界分裂了,平原甲看到光子穿越左边的孔,平原乙看到光子穿越右边的孔,两个世界继续发展下去。

举个例子,“薛定谔的猫”,箱子打开后,猫不是“生”就是“死”,好像从两种状态“坍缩”到一种状态,函数收敛得到一个定值,但“多世界”理论派认为,不是坍缩了,而是世界分裂了,一个世界中的你看到猫死了,另外一个世界的你看到猫活着。如此而已。


平原公子


之所以说电子双缝干涉实验令人“毛骨悚然”,是因为电子双缝干涉实验中出现的奇怪现象彻底颠覆了人类以往的认知。在我们传统的观念中,物质的运动是不以人的意志为转移的,换句话说,某件无意识不自主的事情,不管人是否在观察,该发生还是会发生,不会因为人的观察而影响到它,但在电子双缝干涉实验的过程中,这个观念被打破了。实验现象是,人们对电子的观察与不观察,影响到了电子的运动,换句话说,人的主观意识影响到了物质的运动。

可能有些人不以为然,但仔细想一下就会觉得太不可思议了。就好像冥冥之中有一个你看不到摸不着但又确确实实存在的事物在监视着你,并根据你的主观所想去主动改变这个世界。再想下去,都要对这个世界的真实性产生怀疑了。

先给大家说一下这个电子双缝干涉实验吧。其实最初的双缝干涉实验室用光做的:将一束平行的单色的光照射到两条平行的距离很近的细缝上,在后面的挡板上会出现一条一条明暗的条纹,这就是双缝干涉实验。光的双缝干涉实验从侧面佐证了光是一种波。但后来物理学家约恩松突发奇想,用电子做了双缝干涉实验,这本来也没有什么,但实验结果却是出乎意料,电子竟然呈现了和光一样的特性!也就是说电子也是一种波!

由于德布罗意提出的物质波理论,科学家们只能认为电子也具有波粒二象性,这个解释看似十分完美,但所有人都不知道,真正的大招还憋在后面。

到了1974年,某位大学教授对这个实验有了更深的疑问,于是他重新做了这个实验,并在两条细缝两边加装了精度极高的监视器,重新开始实验,这一次出来的结果吓坏了许多人:每个电子都看的清清楚楚,后面的挡板上整整齐齐两条亮纹,双缝干涉消失了... ...

这位教授不信这个邪,他关掉了监视器,这时双缝干涉又奇迹般地出现了,但是当他重新开始监测的时候,双缝干涉又消失了,只能看到一个又一个电子穿过双缝,形成两条亮纹... ...

说到这儿,大家就明白了为什么这个实验如此的“毛骨悚然”了吧,因为在这个实验中,好像有未知的存在在操纵电子一样,就是不让人看到电子干涉那一瞬间发生的事情,这个影响因素就是人的意识,这个在物理学中最不应该存在的词汇。目前的电子双缝实验能够得出来的结论是:你看到干涉图谱,你可以认为电子是波,但当你认为它是粒子的时候,它就是粒子。而或许,真实的情况是... ...


张家小智儿


双缝干涉实验大家并不陌生,在上学时很多人还亲自做过这个实验,让一束单色光通过遮光板上两条相互平行的细缝,会在后面的光屏上形成明暗相间的条纹,也正是这个实验为我们证明了光的波动性!而且,我们可以根据光的波长计算出明暗条纹出现的位置!
1


但就是这样一个简单的实验,
到目前为止还有很多无法解释的现象,科学家为了探究双缝干涉的机理,在遮光板上装上了探测器用于观察光子通过细缝时的情形,但不可思议的现象出现了,干涉现象消失了,这次光屏上没有出现明暗相间的条纹,光只选择通过了其中的一条细缝,也就是说光的波动性消失了,但更诡异的是当我们将探测器移开的时候,光屏上再次出现了明暗相间的条纹!
这就是说,我们是否对实验过程进行观察,会对实验结果造成影响,这太不可思议了,无论是根据日常经验还是科学推论,都无法给出合理的解释,对于这种现象,著名科学家薛定谔曾做过著名的假想实验,那就是一直被我们调侃的薛定谔的猫!

虽然针对这种情况,科学家给出了很多不同的解释,比如弦理论,平行世界等,但到目前为止,所有的解释都还只是一种假说,没被实验所证实,基本粒子在微观上特殊的存在形式,确实是让人伤透了脑筋,也让很多人的世界观面临崩塌,但正如屈原所言:路漫漫其修远兮,吾将上下而求索!相信随着人类对微观世界研究的深入,终有一天会解开这个曾困扰我们多年的迷题!


体坛大蜀暑


把光波当粒子解释,行得通吗?你把水波声波当“粒子”,一样也会让人“毛骨悚然”!



熵增的天敌


有什么毛骨悚然的,这不很正常吗?德布罗意当时根据光的波粒二象性提出物质粒子的波粒二象性时,已经给大家打了预防针。偶然凑巧看见给科学家带来的是兴奋,可找着你了。再者依照《摊煎饼出宇宙理论》,这是非常正常的。还有你想不到的,等你理解了《摊煎饼出宇宙理论》,你还可以预见更神奇的。----

摘自《摊煎饼出宇宙理论》


摊煎饼出宇宙


不仅不毛骨悚然,而且是个别人故意歪解的结果!无任是用光束还是电子束来做双缝实验,都是双缝对光束或电子束的作用,而不是光束或电子束本身所具有的运动特性!欲知详情,请查阅本人在今日头条和乐乎网上的《探索物理现象的本质之途径(索引)》等相关文章,定会有不一样的认知。


彭晓韬


就像看电视把贞子看出来一样令人后背发凉。人们原本以为人和外部世界是互相独立的,无论是否有人,无论人怎么样,外部的客观世界都是独立存在,按自己的规律运行的。这个实验让人发现,人自身对物质世界的观察,就在影响着实验结果,所谓客观的外部物质并不是那么的客观,竟然和人的主观有着令人费解的联系。虽然还没那么确定,但量子力学似乎已经触碰到了宗教、哲学,人类古今的智慧开始出现了指向相同方向的苗头。


阿凯闲者


这就涉及到我的知识盲区了!告辞😇😇😇


房产职业经理


说明这个世界是因你而存在,佛祖早就说过了,空既是色,色即是空。


xm410双人鱼


真相只有一个,现在做无谓猜测没有意义!


分享到:


相關文章: