“双缝干涉实验”中究竟蕴含怎样的秘密?

  你认为你眼睛看到的世界就一定是真实的吗?这个“双缝干涉实验”有可能会颠覆你的三观!

“双缝干涉实验”中究竟蕴含怎样的秘密?

  在20世纪的时候,当时的物理学家们开始纠结一个问题。光到底是波还是粒子,为了找到真相,大家决定做一个实验,用一个发射光子的机枪对准双缝发射,假如光是粒子组成的,那通过双缝后呈现在屏幕上时,就一定会留下两条杠。这就和子弹击中目标后会留下弹孔是一样的道理,假如光是由纯波组成的,那么屏幕上就会留下如斑马线一样的多到条纹。

“双缝干涉实验”中究竟蕴含怎样的秘密?

 根据波动理论,当水穿过缝隙时,会出现两个波源,两道波各自震荡干涉,波峰与波峰之间强度叠加,波峰与波谷之间正反抵消。最终屏幕上会出现一道道复杂而且唯美的斑马线。总之两道杠粒派胜,斑马线波派胜。

“双缝干涉实验”中究竟蕴含怎样的秘密?

  第一次实验,把光子机枪对准双缝发射,结果是标准的斑马线。第二次实验,把光子机枪切换置点射模式,虽然每次只发射一个光子,但是经过一段时间的积累,还是出现了干涉条纹。这让人百思不得其解,明明两个狭缝只有一个狭缝有光子,那这个光子是在和谁进行干涉呢?难道他是在和自己干涉吗?

“双缝干涉实验”中究竟蕴含怎样的秘密?

  到这里为止,第一个问题已经出现,至于为什么会这样?这便是量子力学的第一个定律,叠加态定律。之前说过薛定谔的猫,其实就是因为薛定谔不相信叠加态原理。并想告诉波尔,这个世界上更本不可能存在不死不活的猫,不过这都是后话了。

  由于当时哥本哈根理论尚未提出,这让物理学家感到疑惑,并开始尝试第三次实验。第三次实验,在屏幕上加装两个探测器,一边一个左右排开,那边的探测器看到光子,就说明光子穿过了那条缝隙。结果通过观察器观测到的是,光子的确是只从左缝或者右缝一侧通过,正当科学家以为一切都真相大白了的时候,但后面的屏幕上却出现了两条杠。为什么用观察器观测了就由斑马线变成两条杠了?

“双缝干涉实验”中究竟蕴含怎样的秘密?

  这就是量子力学的第二个定律,观察者原理。就是如果你观测了,就会导致了波函数坍缩,并看到一个确定无疑的结果。由于哥本哈根诠释并未提出,所以他们也是很迷茫,而且光是波还是粒子似乎都说的过去。这时的爱因斯坦就提出了一个大胆的假说,“光粒子假说”内容是:光和原子电子一样也具有粒子性,把光具有这种粒子属性叫作光量子。同普朗克的能量子一样,每个光量子的能量也是E=hν,根据相对论的质能关系式,每个光子的动量为p=E/c=h/λ。就是光子在传播的时候展现成波性,但是在测量的时候显示粒子性,这就是波粒二象性。

“双缝干涉实验”中究竟蕴含怎样的秘密?

  我想说的是,你是你爸爸的儿子,你爸爸是你爷爷的儿子,但是你就可以给你爸爸下个定义就是儿子吗?很显然光子也是如此,双缝实验可怕吗?波粒二象性完全可以解释。

“双缝干涉实验”中究竟蕴含怎样的秘密?

  但是之后几年发生的事情让经典物理彻底倒塌,这就是1979年惠勒提出的,延迟选择实验,惠勒通过一个戏剧化的思维实验指出,对电子的双缝干涉进行了进一步思考,并指出我们可以“延迟”电子的决定,使得它在已经实际通过了双缝屏幕之后,再来选择究竟是通过了一条缝还是两条。此种说法震惊当时的学术界。(因为它彻底违背了因果论)

“双缝干涉实验”中究竟蕴含怎样的秘密?

 这意味着什么,未来确实可以改变从前,直到现在,这个问题依然没有解决。1947年,波尔将自家族徽设计成太极图案,他认为太极图就是对量子力学最完美的解释,大到宇宙规律,小到粒子体系,其发展规律都在太极之中。

“双缝干涉实验”中究竟蕴含怎样的秘密?

  众秒之门,无所不在,相互相斥,无始无终,我是院长,我在下一期等着你。


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