令人细思极恐的双缝实验
2018-09-14 16:19:55   来源:   评论:0 点击:

说到双缝实验,可让科学家们伤透了脑筋。双缝实验是一种光学实验,却被很多人说成是一个恐怖试验,了解之后你可能会对世界产生怀疑。小编接下来为大家科普一下双缝实验什么是双缝试验在量子力学里,双缝实验是一
说到双缝实验,可让科学家们伤透了脑筋。双缝实验是一种光学实验,却被很多人说成是一个恐怖试验,了解之后你可能会对世界产生怀疑。小编接下来为大家科普一下双缝实验

什么是双缝试验


在量子力学里,双缝实验是一种演示光子或电子等等微观物体的波动性与粒子性的实验。双缝实验是一种“双路径实验”。在这种更广义的实验里,微观物体可以同时通过两条路径或通过其中任意一条路径,从初始点抵达最终点。
这两条路径的程差促使描述微观物体物理行为的量子态发生相移,因此产生干涉现象。另一种常见的双路径实验是马赫-曾德尔干涉仪实验。


双缝试验为什么恐怖


如果电子是互不干涉地运动,穿过双缝落到黑板上是两道痕迹。如果电子是以波的形式运动,由于波之间存在干涉,穿过双缝落到黑板上是一道道痕迹。一开始实验表明电子以波的形式运动。即使一个个电子发射,黑板上还是一道道痕迹。于是科学家想知道为什么一个个电子发射也会有波的现象,于是将高速摄像机对准双缝以便观察。重点来了:当想进一步观察时,粒子却是是互不干涉地运动,穿过双缝落到黑板上是两道痕迹!!!

把一支蜡烛放在一张开了一个小孔的纸前面,这样就形成了一个点光源(从一个点发出的光源)。现在在纸后面再放一张纸,不同的是第二张纸上开了两道平行的狭缝。从小孔中射出的光穿过两道狭缝投到屏幕上,就会形成一系列明、暗交替的条纹,这就是现在众人皆知的双缝干涉条纹。

试验本身没什么问题,证明了光有波粒二象性,但是科学家们想观察清楚如何会这样,于是他们在微观层面上来观察,架设高速摄像机,观察光子是如何一个一个通过缝隙形成波干涉的,这时候神奇的事情出现了,光子波的特性消失了!又变成人类最容易理解的粒子,只出现了两条条纹。这才引出了超级可怕和诡异的电子双缝干涉实验和后来石破天惊的的“延迟选择实验”,给整个人类带来了前所未有的思想冲击。



现在有一种仪器,每次只发射出一个光子,这时如果遮板上仍然有两个缝隙A和B(遮板与上述传统实验一样)。依照传统理论,该光子每次有且仅有以下三种情况中的一种:

被遮板挡住

通过A缝

通过B缝

因为要观察投射面的光斑分布,所以不必考虑情况1。也就是说,只要光子通过了遮板,要么从A缝通过,要么从B缝通过。按照这种传统理论推导,在投射面会形成两个均匀的光斑,因为每次只有一个光子通过,该光子无法与其他光子发生干涉。但是实际的实验结果让人大跌眼镜。就算每次只发射一个光子,投射出的光斑依然有干涉条纹。
单光子双缝干涉实验图像实验结果表明,就算每次只发射一个光子,在发射若干次后,投射面依然会形成明暗交替的影像。这就说明,每个光子似乎同时通过了两个缝隙,自己与自己产生了干涉!这些不算什么,更让人无法理解的是,如果用另一个仪器对双缝进行精确测量,以确定光子到底从哪个缝经过,则干涉条纹就会就会消失。

换句话说,光子似乎能够知道自己被测量,一旦被测量则它只会从一个缝中通过,没有干涉发生,也就没有了明暗交替的光斑。

我们作为观察者,改变了整个事件。


 

但是更玄乎的还在后面。1979年在普林斯顿举行了一场纪念爱因斯坦诞辰100周年的活动。会上爱因斯坦曾经的同事—John Wheeler 提出了一个实验,这就是著名的“Delayed Choice Experiment 延迟选择实验”。

前面说过,人们一观测,电子就呈“粒子形式”通过双缝,人们不观测,电子就以波的形式通过双缝。Wheeler提出,如果我们根据电子的速度,当确定它已经通过双缝之后,迅速的在后面的板上放上摄像机,会出现什么情况?

多名科学家动手设计恐怖实验

此话一出,天崩地裂,无数的科学家马上开始动手设计实验。5年之后,马里兰大学的Carroll O Alley和其同事宣布实验已经成功,结果是当我们在确定电子已经通过双缝后,迅速的在后面的板上放上摄像机的结果是—出现了两道条纹!反之亦然,如果迅速的拿掉摄像机,又会出现干涉条纹,即使我们在决定拿掉摄像机的时候,电子已经通过了双缝!

这说明了什么??我现在的一个动作(是否放摄像机),可以决定电子过去的一个动作(以什么方式通过双缝)!?它意味着,当我们没有看电子的时候,电子就不是实在的东西,它像个幽灵向四周散发开来,以波的形态悬浮在空间中。你一睁开眼睛,所有的幻影就立马消失,电子的波函数在瞬间坍缩,变成一个实实在在的粒子,随机出现在某个位置上,让你能看到它。

波尔的解释更加恐怖:因为它居然认为世界是由意识决定的。互补原理是这样说的:电子既是一种粒子,也是一种波,它具有波—粒二重性。但在每一个特定的时刻,电子不可能既是粒子又是波,而只能是其中的一种。它到底会是粒子还是波,这取决于是否有人观察它,当没人观察它时,它就是波,而一旦有人观察它,它就变成了粒子。

通俗的说, 比如你老婆要生孩子了,如果你不去看的话,会生一大胖小子,但是如果你去看的话,去观察整个生产的过程,那么生出来的就是一个猴子。再打个比方,你明天菜市场买菜,你明天去了,那里就是个菜市场,你明天不去,那里就是个洗浴中心!你说可怕吗?再比如说,你自以为了解你身后的世界,可是你知道吗?在你转身的那一瞬间,你身后的世界变成了你看到的世界,在你看的前一秒,并不是那样的。不是这个世界本来就在这里,而是你去看的那一个瞬间,世界变成了你看到的世界。这个世界只是造物主想让你看到的那个样子,只是一个幻象。

 


结语:了解了之后大家有没有觉得细思恐极呢,双缝实验曾引发了许多科学家动手探讨其中的恐怖奥秘之处,也许世界上每时每刻看到的现象是完全不同的,这之前只不过是我思故我在的唯心主义思想,但现在有了真实的案例作为佐证,事实的真相就在于你如何去看而已
 

原创文章转载自:让你怀疑人生的双缝实验

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