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1 # 科學探秘頻道
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2 # 停雲居士
我的理解是,干涉也好,衍射也好,都說明了光的波動性。因為很多晶體結構,它的大小非常小。用掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡都很難看到,當然現在可以了,但是一臺儀器幾千萬,我們學校有,一個小時1500。所以發展一種利用衍射的測試方法,是非常好的。那就是X射線衍射,晶體結構充當狹縫之一,還有儀器結構上有一個狹縫。就形成雙縫衍射。最後的圖不知道有沒有利用傅立葉變換。最後得到的是衍射峰。還有的可以轉換為二維圖的衍射環。然後利用布拉格方程計算晶面間距,結合透射電子顯微鏡可以算出是哪個晶面。
——答案參考自中大博士生餘橋溪
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3 # 董加耕
在雙縫干涉試險中,如果讓電子一個一個發射,當然,每個電子只會出現在雙縫後的螢幕上的一個點上,但只要電子的數量足夠多,螢幕上就會出現只有波才會有的干涉條紋。這個現象已經被實驗所證實。
哥本哈根學派認為,單個電子具有分身術,它同時穿過了兩個縫,從而自己與自己發生了干涉。嚴格來說,這沒有說清哥派的原意。更準確的說法是,電子在沒有到達螢幕前,由波函式描述,電子同時處於波函式所涉及到的所有位置上,當然,如果你觀測一下電子的具體位置,波函式就會坍縮,電子就收縮到一個具體的位置上,不再分身各處。由波函式,可以求出在任一位置上發現一個完整電子的機率。在電子沒有到達螢幕被觀察前,電子就是一個由波函式所描述的波,單個電子的波在透過雙縫時,自己同自己的波發生了干涉,干涉後的波到達螢幕被觀察,坍縮為一個點。電子在螢幕任一位置上坍縮成點的機率,由干涉後的波的波函式描述,多個電子坍縮成點,就出現了干涉條紋。
如果承認電子具有分身術,能平攤開來,形成波,在螢幕上觀察電子時,電子又收縮為一個點,在任一點上發現電子的機率由波函式求出,則哥派的解釋就是完全合情合理的。但電子能平攤成波,這一點確實令人不可思議。哥派的人說,沒辦法,量子就是這麼不可思議。我也認為,不可思議不能作為一個觀點不能成立的理由。究竟電子能不能平攤成波,應該以實驗結果為準。但是,對不起,電子究竟能不能平攤成波,無法觀測驗證,一旦觀測,波就會坍縮為一個點,變成一個完整的電子,不再是波了。
說了半天,原來說的這一切不能觀測驗證。這與騙人的胡說有什麼區別?
目前的當務之急是給波函式找到一個可以觀測驗證的解釋。
我認為,物理學家們應該重新撿回德布羅意關於波函式的導航波解釋。該解釋認為,波函式描寫的波,是一個真實存在的波,叫做導航波,它存在於微觀粒子周圍,並指引著微觀粒子的運動。在粒子透過雙縫時,導航波自己與自己發生了干涉,形成帶干涉條紋的波,這個帶干涉條紋的波指引粒子到達螢幕,形成一個亮點,但多個粒子的亮點就會形成干涉條紋圖案。
導航波的真實存在,能觀測驗證嗎?回想一下我們是怎麼驗證電磁波的存在的。我們在接收天線的電路中,測量到了由電磁波所產生的電流波動,所以認定電磁波的真實存在。導航波與微觀粒子之間存在著明確確定的聯絡(德布羅意那兩個著名的關係式),透過對粒子本身的物理量的測量,透過這兩個關係式,就能確定導航波的頻率等波動的物理量,也就等於測量出了導航波的存在。就像我們透過對電流變化情況的測量,確認出電磁波存在一樣。
導航波如果真實存在,它自身具有質量能量嗎?粒子的質量能量已經集中在了粒子身上(愛因斯坦對光電效應的解釋)。難道只有具有質量能量才能客觀存在嗎?光子就沒有靜止質量。質量,即慣性。質量能量,只是客觀存在物所具有的一類屬性,沒有這類屬性,不等於這個客觀存在物就不存在,沒有這部分屬性,不等於就沒有其它屬性,顯然,導航波就具有波長、頻率等波動方面的屬性。
沒有質量能量的客觀存在物,是不是很神秘?與有質量能量的存在物之間存在著明確確定的關係(德布羅意的那兩個關係),自身的演化遵守明確確定的方程(薛定諤方程),透過對有質量能量的粒子狀態的測量,就可確定它的存在,以及它的演化,請問,有什麼神秘之處?
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至少以現階段的認知,還無法卻確切解釋。就像電子延遲實驗一樣,在我們沒有對電子進行觀測之前,我們無法知道電子到達接收器中間它們是如何運動的。只有我們觀測它們的時候,它們才會最終確定一個固定的路徑。在沒有觀測之前,說電子的運動路徑沒有意義。
所以,科學家提出宇宙之所如此模樣,正是我們觀測的結果。即我們的意識參與了宇宙的形成,如果沒有我們的觀察,宇宙將是一片混沌,處於不確定狀態。只有我們感測時,宇宙各個物質的機率函式才會瞬間坍塌,變成固定模樣。就像薛定諤的貓一樣,在你沒有觀察結果之前,你說貓是死是活沒有意義。它即使死也是活,是一個疊加態,只有你觀測的時候,這個疊加態才會變成單一態。
同樣,單電子干涉實驗也一樣,你沒觀察之前,並不知道它是如何執行的,是同時透過兩個雙縫,還是它本來就處於干涉疊加態,我們無從得知。因為我們平常得到的電子,質子等基本粒子,也是我們經過觀測得到的它們性質,這個時候,它們的狀態或許就是坍塌後的狀態,而對於沒有觀測前,它們的狀態,我們一無所知。所以,要想搞清楚單電子自旋相干問題,科學家還有很多路要走。
另外,我相信各類自媒體上也沒有一個真正權威的物理理論學家。真的大師級科學家,對量子物理完全瞭然於胸的科學大牛,哪有時間在這裡浪費時間。所以,即便網路上所謂的科學科普民科們爭破頭,也未必能得出一個完全可靠的理論和解釋。唯有那些真正奮戰在實驗一線的大科學家,才有資格有所突破。