恐怖的雙縫干涉實驗

學過高中物理的同學應該對雙縫干涉實驗不陌生,如果沒有印象的話,那隻能穿越時空回高中課堂重新學習一下了。雙縫干涉實驗又叫做托馬斯.楊試驗。

1801年,英國物理學家托馬斯.楊進行了有名的雙縫干涉實驗,他讓一束點光源的光通過一個雙縫,然後在雙縫後面的光屏上面觀察到了明暗相間的干涉條紋。現在我們知道這是由於光具有波動性,光通過相互干涉,產生相位差,因此產生了干涉條紋。

恐怖的雙縫干涉實驗

本來這個實驗沒啥可說的,完美結局,皆大歡喜,證明了光具有波動性。在這個實驗的100多年之後,量子力學有了極大的發展,人們對微觀粒子有了更深刻的認識,即所有微觀粒子都具有波粒二象性。為了在實驗上驗證電子的波動性,1961年物理學家ClausJönsson做了電子的雙縫實驗,讓無數電子通過雙縫,發現了電子的干涉條紋。似乎也很符合猜想,又是一個完美結局,然而科學家們從來不會停止折騰。活著就是要折騰。

科學家又想粒子的波動性是許多粒子的集體行為還是單個粒子的個體行為?如果讓電子一個一個通過雙縫,一個一個到達屏上,還會出現干涉條紋嗎。直覺告訴我們,不會。1974年,意大利物理學家Pier等人成功的進行了單電子的雙縫干涉實驗,事實恰恰相反,他們卻觀測到了干涉條紋。

恐怖的雙縫干涉實驗

what???不知道Pier等人是否有砸死自己的衝動,一個一個的粒子怎麼會有干涉條紋呢,難道粒子同時通過了兩個縫隙,自己與自己發生干涉?或者說下一個發射出去的電子能知道上一個電子的落點位置,然後自己在去往下一個位置?這還不是最玄乎的,更玄乎的在後面。

當採用高速攝像機對準儀器,想要精確測量,以確定粒子到底是從從哪個縫隙裡穿過時,粒子卻互不干涉,穿過雙縫落到屏上是兩道痕跡。也就是說當你去觀察時,粒子 保持粒子性,當你不去觀察時,粒子保持波動性。此話一出,石破天驚。無數科學家開始懷疑人生。

然而你以為這就結束了,科學家的折騰是無止境的,不把你折騰到三觀盡毀是決不罷休的。如果我們根據電子的速度,當確定電子已經通過雙縫後,迅速的在後面的屏上放上攝像機,會出現什麼情況。實驗證明,在電子剛通過雙縫後,立刻擺上攝像機,屏上只出現了兩條條紋。反之,如果迅速拿掉攝像機,又會出現干涉條紋,即使我們決定拿掉攝像機的時候,電子已經通過了雙縫。

恐怖的雙縫干涉實驗

這說明了什麼?這說明什麼?我現在的一個動作(擺放攝像機),可以決定電子過去的一個動作(以什麼方式通過雙縫)。我們在仔細思考一下,這意味著什麼?當你不看它時,電子不是實在的東西,當你去看它時,它立刻變成了實實在在的粒子。我們在往深了想一下,當你不去看世界時,世界其實是虛無的。當你睜開眼的剎那,世界變成了你看到的實實在在的世界。恐怖恐怖!!這就是為什麼說雙縫實驗是恐怖的。


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