為什麼有人說電子雙縫干涉實驗是令人“毛骨悚然”的?

未來探索菌


電子雙縫干涉,首先來自於光子雙縫干涉。證明了光是一種“波”,因為只有波才能互相“干涉”,後來德布羅意提出一種理論,認為任何物質都是“波”,都具有波動性,後來電子雙縫干涉實驗,證明了這一點。

之所以令人“毛骨悚然”,是因為無論是光子雙縫,還是電子雙縫干涉,都證明了量子領域的“測不準”原理。

愛因斯坦不是搞出了光電效應嘛?那麼“光”是什麼東西?為什麼特定頻率的光照一下那個不知名的板子,那個板子就會帶電?光能計算公司是△E=hv,光能和光的頻率有關,既然光有頻率,那麼他就是一種波咯?說對了,某種意義上他就是一種波,可以說什麼東西都是波。無線電、紅外線、伽馬射線、紫外線、可見光都是一種東西,都是電磁波的一種,只不過頻率不同而已。頻率v越高,能量越大,原子彈爆炸發出的爆炒廣島那玩意兒就是伽馬射線,他和太陽光、手機的光、WIFI信號沒有本質區別,頻率極高而已。

然而,光電效應公式又說了,不是特定頻率的光,你照多久都沒用,特定頻率的光,一個光子就足夠激發電子了......等等,你不是說光是一種特殊的電磁波嗎,光子是什麼東西?愛因斯坦那時候的解釋是,光波只能一段一段不連續地被吸收,就和能量子一樣,所以被稱為“光量子”。

但這不是最終的解釋,最終的解釋是個顛覆一切的可怕魔鬼。

我們做過雙縫干涉實驗是吧,既然都能干涉了,那麼光肯定是波啊,這個不需要解釋。解釋一下干涉,波其實振動在介質中的傳播(當然這個說法最終也不對,光不需要介質)。波不是直線前進的子彈,子彈撞牆了不能繼續飛,而波能繞過去,這叫“衍射”。而兩個不同的波相遇的時候,會發生干涉,比如你在水中連丟倆石子,會出現兩股水波,波峰與波峰相遇,會疊加,波紋更高,波峰與波谷相遇,波紋會削弱,這就是干涉。

那,就是這個樣子的。這個初中物理也有。

我們來討論光的干涉,如果你隨便把兩個手電筒打在一起,肯定看不到干涉條紋的。只有兩列光波的頻率相同,相位差恆定,振動方向一致的相干光源,才能產生光的干涉。由兩個普通獨立光源發出的光,不可能具有相同的頻率,更不可能存在固定的相差,因此,不能產生干涉現象。

為使合成波場的光強分佈在一段時間間隔Δt內穩定,要求:①各成員波的頻率v(因而波長λ )相同;②任兩成員波的初位相之差在Δt內保持不變。(這裡看不懂可以跳過,意思是普通光源不能做這個實驗,但高中和大學實驗室的激光器,完美解決了相位差的問題)

實際情況是這樣子滴——

這個只能證明一個問題,那就是,廣是一種波,波長很小頻率很大的波。但為什麼說魔鬼出現了呢?下面是見證奇蹟的時刻,如果給你一個完美的黑暗房間,不受其他光源干擾,用能發出單個光子的光源做這個實驗,光子一個一個地打過去(別懷疑,這個實驗條件地球上具備,而且成功了)。

那麼我們隨便先來十發光子,會在背景牆上發現,光子落得滿地都是,亂七八糟,毫無規律,但是我們來個三百萬發,再看結果,卻發現那麼多星星點點如同細沙子的光斑堆成了了一道一道光的波紋?如下——

見鬼了,問題在哪裡?問題是——我們是一個一個打出光子的啊,如開槍一樣,後一個光子不是智能生物,不可能知道前一位光子的落點啊,他們怎麼商量好落腳點的?難道他們之間可以溝通?黑屋子裡沒有其他光子,單個光子和誰幹涉的?和自己?自己幹自己?肯定有鬼。

事實上,當光子穿越雙孔的時候,我們不知道它到底穿過了哪個孔?有可能是左邊,也有可能是右邊,他不可能同時穿過兩個孔,他不是孫悟空。常識告訴我們,宇宙的選擇是確定的,但常識錯了。如果我們擋住其中一個縫隙,可怕的事情發生了,干涉條紋消失了。於是薛定諤寫出了偉大的薛定諤概率波方程。

他說量子態是一種概率波,有兩個狀態,可以彌散,可以坍縮,類似於函數的發散和收斂,可以複習一下高中學的“楊氏雙縫干涉”,單個光子連續穿越雙縫形成干涉條紋,但你無法知道光子到底走的是哪一個縫隙。如果你知道了,就無法形成波動性質的干涉條紋——觀察者改變世界——這有點唯心主義的意思,但卻是被實驗證明的真理。單個 光子是一團概率雲,穿過的一瞬間他坍縮了,選擇了一個出口而已。後來德布羅意發揚光大,把波粒二象性推廣到所有物質上,事實也證明了,電子也可以在晶格實驗中產生類似波的干涉條紋。明白了麼,兄弟們,你們也是波。

而海森堡提出了“測不準原理”,——粒子的位置與動量不可同時被確定,位置的不確定性與動量的不確定性遵守不等式

,h是約化普朗克常數。海森堡認為——測量這動作不可避免的攪擾了被測量粒子的運動狀態,因此產生不確定性。就是說,觀察者會影響事件的結果,量子力學範疇中,測量不是隻有實驗觀察者參與的過程,而是經典物體與量子物體之間的相互作用,不論是否有任何觀察者參與這過程。說的更唯心一點,那就是“風動,幡動,還是和尚心動?”

量子力學的非主流說法,始作俑著也是海森堡,他用泊松括號做矩陣乘法,得出一個沒有意義的物理量——就是那個位置和動量相乘的玩意兒,結果沒人看得懂。後來一群學計算機的美國人發揚光大,不承認薛定諤的方程和概率波,說“彌散”和“坍縮”都是胡扯,他們提出“多世界理論“——注意這也不是胡說,這是量子計算機的理論基礎!“多世界”不是大家想象中的“平行宇宙”——事實上,他們認為,宇宙只有一個,“多世界”,是宇宙在不同維度的投影。所以不是不確定事件有確定的結果,但是發生在不同的世界,而觀察者只看到一個投影世界中的結果。 他們的意思是——光子不是什麼概率波,而是一顆子彈,穿過雙縫的時候,我們的世界分裂了,平原甲看到光子穿越左邊的孔,平原乙看到光子穿越右邊的孔,兩個世界繼續發展下去。

舉個例子,“薛定諤的貓”,箱子打開後,貓不是“生”就是“死”,好像從兩種狀態“坍縮”到一種狀態,函數收斂得到一個定值,但“多世界”理論派認為,不是坍縮了,而是世界分裂了,一個世界中的你看到貓死了,另外一個世界的你看到貓活著。如此而已。


平原公子


之所以說電子雙縫干涉實驗令人“毛骨悚然”,是因為電子雙縫干涉實驗中出現的奇怪現象徹底顛覆了人類以往的認知。在我們傳統的觀念中,物質的運動是不以人的意志為轉移的,換句話說,某件無意識不自主的事情,不管人是否在觀察,該發生還是會發生,不會因為人的觀察而影響到它,但在電子雙縫干涉實驗的過程中,這個觀念被打破了。實驗現象是,人們對電子的觀察與不觀察,影響到了電子的運動,換句話說,人的主觀意識影響到了物質的運動。

可能有些人不以為然,但仔細想一下就會覺得太不可思議了。就好像冥冥之中有一個你看不到摸不著但又確確實實存在的事物在監視著你,並根據你的主觀所想去主動改變這個世界。再想下去,都要對這個世界的真實性產生懷疑了。

先給大家說一下這個電子雙縫干涉實驗吧。其實最初的雙縫干涉實驗室用光做的:將一束平行的單色的光照射到兩條平行的距離很近的細縫上,在後面的擋板上會出現一條一條明暗的條紋,這就是雙縫干涉實驗。光的雙縫干涉實驗從側面佐證了光是一種波。但後來物理學家約恩松突發奇想,用電子做了雙縫干涉實驗,這本來也沒有什麼,但實驗結果卻是出乎意料,電子竟然呈現了和光一樣的特性!也就是說電子也是一種波!

由於德布羅意提出的物質波理論,科學家們只能認為電子也具有波粒二象性,這個解釋看似十分完美,但所有人都不知道,真正的大招還憋在後面。

到了1974年,某位大學教授對這個實驗有了更深的疑問,於是他重新做了這個實驗,並在兩條細縫兩邊加裝了精度極高的監視器,重新開始實驗,這一次出來的結果嚇壞了許多人:每個電子都看的清清楚楚,後面的擋板上整整齊齊兩條亮紋,雙縫干涉消失了... ...

這位教授不信這個邪,他關掉了監視器,這時雙縫干涉又奇蹟般地出現了,但是當他重新開始監測的時候,雙縫干涉又消失了,只能看到一個又一個電子穿過雙縫,形成兩條亮紋... ...

說到這兒,大家就明白了為什麼這個實驗如此的“毛骨悚然”了吧,因為在這個實驗中,好像有未知的存在在操縱電子一樣,就是不讓人看到電子干涉那一瞬間發生的事情,這個影響因素就是人的意識,這個在物理學中最不應該存在的詞彙。目前的電子雙縫實驗能夠得出來的結論是:你看到干涉圖譜,你可以認為電子是波,但當你認為它是粒子的時候,它就是粒子。而或許,真實的情況是... ...


張家小智兒


雙縫干涉實驗大家並不陌生,在上學時很多人還親自做過這個實驗,讓一束單色光通過遮光板上兩條相互平行的細縫,會在後面的光屏上形成明暗相間的條紋,也正是這個實驗為我們證明了光的波動性!而且,我們可以根據光的波長計算出明暗條紋出現的位置!
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但就是這樣一個簡單的實驗,
到目前為止還有很多無法解釋的現象,科學家為了探究雙縫干涉的機理,在遮光板上裝上了探測器用於觀察光子通過細縫時的情形,但不可思議的現象出現了,干涉現象消失了,這次光屏上沒有出現明暗相間的條紋,光只選擇通過了其中的一條細縫,也就是說光的波動性消失了,但更詭異的是當我們將探測器移開的時候,光屏上再次出現了明暗相間的條紋!
這就是說,我們是否對實驗過程進行觀察,會對實驗結果造成影響,這太不可思議了,無論是根據日常經驗還是科學推論,都無法給出合理的解釋,對於這種現象,著名科學家薛定諤曾做過著名的假想實驗,那就是一直被我們調侃的薛定諤的貓!

雖然針對這種情況,科學家給出了很多不同的解釋,比如弦理論,平行世界等,但到目前為止,所有的解釋都還只是一種假說,沒被實驗所證實,基本粒子在微觀上特殊的存在形式,確實是讓人傷透了腦筋,也讓很多人的世界觀面臨崩塌,但正如屈原所言:路漫漫其修遠兮,吾將上下而求索!相信隨著人類對微觀世界研究的深入,終有一天會解開這個曾困擾我們多年的迷題!


體壇大蜀暑


把光波當粒子解釋,行得通嗎?你把水波聲波當“粒子”,一樣也會讓人“毛骨悚然”!



熵增的天敵


有什麼毛骨悚然的,這不很正常嗎?德布羅意當時根據光的波粒二象性提出物質粒子的波粒二象性時,已經給大家打了預防針。偶然湊巧看見給科學家帶來的是興奮,可找著你了。再者依照《攤煎餅出宇宙理論》,這是非常正常的。還有你想不到的,等你理解了《攤煎餅出宇宙理論》,你還可以預見更神奇的。----

摘自《攤煎餅出宇宙理論》


攤煎餅出宇宙


不僅不毛骨悚然,而且是個別人故意歪解的結果!無任是用光束還是電子束來做雙縫實驗,都是雙縫對光束或電子束的作用,而不是光束或電子束本身所具有的運動特性!欲知詳情,請查閱本人在今日頭條和樂乎網上的《探索物理現象的本質之途徑(索引)》等相關文章,定會有不一樣的認知。


彭曉韜


就像看電視把貞子看出來一樣令人後背發涼。人們原本以為人和外部世界是互相獨立的,無論是否有人,無論人怎麼樣,外部的客觀世界都是獨立存在,按自己的規律運行的。這個實驗讓人發現,人自身對物質世界的觀察,就在影響著實驗結果,所謂客觀的外部物質並不是那麼的客觀,竟然和人的主觀有著令人費解的聯繫。雖然還沒那麼確定,但量子力學似乎已經觸碰到了宗教、哲學,人類古今的智慧開始出現了指向相同方向的苗頭。


阿凱閒者


這就涉及到我的知識盲區了!告辭😇😇😇


房產職業經理


說明這個世界是因你而存在,佛祖早就說過了,空既是色,色即是空。


xm410雙人魚


真相只有一個,現在做無謂猜測沒有意義!


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