雙縫干涉實驗恐怖在哪?有必要了解一下

雙縫干涉實驗恐怖在哪?有必要了解一下

儘量通俗的科普。

先說波和粒。

有個房間,你對著門口開了一槍,子彈從門飛進去打在一個點上,這是粒子,直線傳播的。

還是這個房間,你對著門口吼了一聲,裡面的人站在任何一個位置都能聽到,這是波。

這兩種東西直覺上是覺得性質是截然相反的,但微觀上偏偏就不是。記住這句話,看後面的內容。

楊氏雙縫干涉實驗,一束光通過兩個縫隙,分成兩個完全相同的光源,然後波峰波谷疊加,出現明暗條紋典型的波特性。

如果是粒子,想象一下,你用衝鋒槍對著雙縫掃射,後面放一堵牆。只有在槍口和雙縫連線的延長線上,牆面才有彈孔,應該是聚集在兩個地方的,這是典型的粒子性。

電子雙縫干涉,是這樣的,發射一束電子出去過雙縫,唉,干涉的明暗條紋出現了,是波。

改成一個一個的電子發射,最後還是干涉條紋。那麼問題來了,每次只有一個電子,它是如何同時過雙縫,和自己干涉,然後出現明暗條紋的呢?

雙縫干涉實驗恐怖在哪?有必要了解一下

為了搞清楚這個問題,科學家在雙縫上分別設置了感應器,電子通過的時候就會有信號,就知道電子是從哪個縫過去了,然後神奇的事情發生了,干涉條紋消失了,電子聚集在兩個區域,表現出了粒子的特性。

後面還設計了更巧妙的實驗,延遲擦除,懶得打字了,有人看再更。

4.22更新給9個評論的觀眾。延遲擦除,前面寫錯,已經更正。

雙縫干涉的恐怖就在於這個延遲擦除,異常的毀三觀。

現在我們已經知道,如果能測得電子通過哪一條縫,它就表現出粒子性(干涉條紋消失),如果不測就表現波動性(出現干涉條紋),那麼如果把是否觀測這件事放在干涉條紋這件事的後面,會出現什麼呢?這就是所謂的延遲。

先科普一個概念,量子糾纏,可以理解為一對粒子,測出一個就知道另一個的狀態,不管這倆粒子在天涯海角。

雙縫干涉實驗恐怖在哪?有必要了解一下

然後我用通俗的語言,概括一下延遲擦除。

還是光,通過A B兩個縫,然後放一個晶體,過了這個晶體後救會產生一對糾纏態的光子(甲乙),然後甲射向屏幕,觀察是否有干涉條紋,乙射進行另一個裝置,我們就叫延遲觀測裝置吧。我們觀測乙,就能知道甲的情況。

延遲觀測裝置針對A縫和B縫設計了兩條光路,從A縫射出的進入光路a,從B縫射出的進入光路b。兩條光路的路程不同,光路a需要 t1時間入射到檢測結構,光路b需要t2時間入射到檢測結構,那麼根據最後入射到檢測結構的時間,就知道乙到底走的是光路a還是光路b。知道它走哪一條光路,就能反推出它是穿過了哪個縫,這個時候屏幕上的干涉條紋消失了。

然後改變光路b中的一段,使得光路a和光路b的長度相同,也就是說擦除了二者差距那一段信息,最後入射到檢測結構的時間相同,我們無法獲知乙走的哪一條光路,也就無法反推它穿過那一條縫,這個時候屏幕上的干涉條紋又出現了。

可能有人覺得奇怪,直接在縫上測不就行了嗎,搞這麼複雜幹嘛?

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重點來了!!!敲黑板!!!

在延遲觀測裝置上,乙打到檢測結構的時間,在甲投射到屏幕的時間之後!!

什麼意思,比如說有個光子,它在通過雙縫的時候,已經“知道”了未來是否會被觀測,然後“決定”否進行干涉,是不是很奇怪?果出現在了因的前面,因果律還有用嗎?

這個實驗的延遲時間很短,零點幾秒。如果光程長到幾光年,那麼光子能夠提前幾年知道自己是否被觀測嗎?

有人說這個實驗順帶證明了上帝不存在,如果有全知全能的上帝,那麼他一定知道粒子從哪個縫過去,那粒子就不可能出現干涉了。

還有一個奇怪的地方,粒子是怎麼知道,人類具有足夠的知識,能從光程差反推出來哪個縫的?比如做實驗的是一個小學生,他並不知道改變光路b意味著什麼,光子還是知道自己被觀測了。

光子“默認”人類具有足夠的知識能從一些條件推理得出它從哪個縫過去,他就認為出現那些條件的時候自己被觀測了,這聽起來多麼的荒謬。

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還有很多別的思考,手機打字不方便,就不展開了。

感覺到這個實驗的恐怖所在了吧。


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