04.08 關於奇怪實驗的:單粒子雙縫實驗,哥本哈根詮釋

關於奇怪實驗的:單粒子雙縫實驗,哥本哈根詮釋

首先我們從函數是什麼開始,一些量子屬性,比如動量,能量都在不同情況下表現出類似的波的特性,我們把這種屬性的分類波分佈的數學描述稱作“波函數”,描述波函數的特性,這就是量子力學的核心。

那這種波是什麼呢?

回顧一下我們之前說到的雙縫實驗,在發射粒子時和粒子到達屏幕上時,我們都是知道粒子的位置的。它從我們發射器的位置開始運動,並且在屏幕上的一個確定位置釋放能量,所以看起來粒子在發射時後到達時更加像粒子。

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而在發射器和屏幕之間的路徑上更像一種波,這個波中隱含著粒子所有的可能和最後的屏幕上位置信息,也有行程中每個階段的可能位置信息。

實際上,這個波必定給出了粒子所有的可能路徑,我們得到了一組自始至終都可能軌跡,因為由於某種原因,在波到達屏幕的時候,它就選取了一個最終位置,這也表示著它們在這些軌跡中做出了選擇。

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在發射口與屏幕上之間的神秘區域,粒子就真的只是一片可能性的空間嗎?

實際上我們並不知道這個波的組成,答案同樣是未知的,但有多種量子力學闡釋都在試圖解答這個問題。

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其中之一便是哥本哈根詮釋,波爾和海森堡特別支持這個解釋。他們認為波函數沒有物理的本質,而是由純概的率組成。這說明雙縫實驗中的粒子只是一個最終包含了所有

可能路徑可能位置波存在,只有在粒子被探測時,其位置和所走的路徑才被決定。

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也就是說你如果用任何辦法觀察它,它便是粒子,你不觀察它,它便是以波的形式存在。

哥本哈根闡釋把這種空間可能性與確定屬性間的轉換稱作“波函數坍縮”

這說明在坍縮之前,想確定粒子的屬性(波或粒子性)是毫無意義的。這就像在告訴我們宇宙允許所有的可能同時存在,在粒子到達屏幕前時,它不會選擇最後的位置在哪裡。

更詭異的是,這些不同的可能路徑,不同的可能現實,會與它們自身相互干涉,這種干涉使得某些路徑成為現實的幾率增加,而另一些則減少。

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在粒子最終位置的分佈情況,也就是產生的干涉條紋正是這些可能現實間的相互干涉的結果,

雖然在干涉過程的大部分區域中粒子幾乎沒有現實性可言但是干涉條紋是真真實實的。在哥本哈根闡釋中,實驗是最終的選擇,在波函數的限制下是完全隨機的。

量子力學理論對現實的預言驚人的準確,且與哥本哈根闡釋也是相一致的,但這並不是唯一成立的闡釋,也有給了波函數物理實體的其他闡釋。

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如果您覺得哥本哈根闡釋已經夠奇怪了,那等我們到了多世界詮釋的時候再看看。


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