09.29 為什麼說“電子雙縫干涉實驗”令人感到“毛骨悚然”?

我們常常聽到有人說,在量子力學的相關實驗中,“電子雙縫干涉實驗”令人非常的“毛骨悚然”,那麼為什麼人們會這麼說呢?今天我們就來簡單地介紹一下。

電子雙縫干涉實驗本身並不令人“毛骨悚然”,它只是量子力學中一種演示電子的“波粒二象性”的實驗。

為什麼說“電子雙縫干涉實驗”令人感到“毛骨悚然”?

根據量子力學的相關描述,電子這類基本粒子,可以同時具有“粒子性”和“波動性”,於是科學家們就精心設計了“電子雙縫干涉實驗”:讓電子束從兩個相互平行的狹窄縫隙中通過,然後這些電子會落在後面的探射屏上,通過對電子在探射屏上產生的現象進行觀察,科學家就可以驗證“波粒二象性”的正確性。

為什麼說“電子雙縫干涉實驗”令人感到“毛骨悚然”?

實驗結果大概如上圖如示,它完美地證明了量子力學相關理論的正確性。在此之後,隨著科技的發展,人們漸漸具備了操控單個電子的能力,於是就有好奇的科學家想把“電子雙縫干涉實驗”做到更加精緻,他們讓電子一個一個的通過“雙縫”,並試圖看清楚單個電子到底是怎麼樣通過“雙縫”的。

為什麼說“電子雙縫干涉實驗”令人感到“毛骨悚然”?

然後令人“毛骨悚然”的事情就發生了,簡單地講,就是存在觀測者的時候,電子只會呈現出“粒子性”,而一旦沒有觀測者存在,它們絕對是呈現出“波動性”。這些單個發射出去的電子,就像是一個個無所不知的精靈一樣,它們會根據觀測者的行為,來決定自己的狀態。

為了搞清楚這個問題,科學家想出一個辦法,那就是在電子通過雙縫之前不去做任何觀測,然後等到電子通過了“雙縫”之後,再馬上打開觀測設備進行觀測。不得不說,這是一個好主意,因為電子通過了“雙縫”之後,它以什麼樣的方式通過“雙縫”已經成為了既定的事實,是不可能改變的。

為什麼說“電子雙縫干涉實驗”令人感到“毛骨悚然”?

但實驗結果卻讓科學家大跌眼鏡,因為實驗結果表明,即使是電子已經通過了“雙縫”,它還是會根據觀測者的行為,來決定自己的狀態!即存在觀測者的時候,它們是“粒子性”,而假如對它們不做觀測,它們又無一例外地呈現出“波動性”。

為什麼說“電子雙縫干涉實驗”令人感到“毛骨悚然”?

通過這個現象,我們可以看到觀測者“現在的行為”,居然可以改變電子“過去的狀態”!這種不可思議的事情,就是這麼真實地存在著。電子雙縫干涉實驗強烈地暗示了我們所處的世界,與我們平常感覺到的完全不一樣,這就是它令人“毛骨悚然”的真正原因。


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