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1 # 天文迷
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2 # 水木中醫醫生
雙縫實驗(double-slit experiment)是一種演示光子或電子等等微觀物體的波動性與粒子性的實驗。雙縫實驗是一種“雙路徑實驗”。在這種更廣義的實驗裡,微觀物體可以同時透過兩條路徑或透過其中任意一條路徑,從初始點抵達最終點。這兩條路徑的程差促使描述微觀物體物理行為的量子態發生相移,因此產生干涉現象。另一種常見的雙路徑實驗是馬赫-曾德爾干涉儀實驗。
子雙縫實驗,可以說是量子物理學中,最令人不解的一個實驗。以至於很多物理學家,都懷疑量子力學。量子力學到底是完備的,還是不完備的。爭論一直持續到現在。談到電子雙縫實驗我們就不得不說說雙縫實驗如下圖:
把一支蠟燭放在一張開了一個小孔的紙前面,這樣就形成了一個點光源(從一個點發出的光源)。現在在紙後面再放一張紙,不同的是第二張紙上開了兩道平行的狹縫。從小孔中射出的光穿過兩道狹縫投到螢幕上,就會形成一系列明、暗交替的條紋,這就是雙縫干涉條紋。
那麼電子雙縫干涉實驗呢
當電子透過一條縫隙時候,後牆上只有一條線,透過兩條縫隙時候,後牆上出現干涉條紋。
這麼小的電子是如何出現干涉條紋的。他們設計了單電子干涉實驗。讓一個電子透過一條縫隙,後牆也只出現一條線。可是讓人奇怪的是,當開了兩條縫隙時候,竟然出現了干涉條紋現象。這該怎麼解釋呢?
更讓人不解的是,當用攝像機試圖看著電子的時候,干涉條紋竟然消失了。不看的時候,干涉條紋又出現了。 觀測竟然也能影響電子行為? 它知道我們在看它?
事實上在電子雙縫實驗中,人們所確定的不可觀測性。按海森堡的(不確定性原則),由於電子的質量實在太輕,我們把光子(要觀測總得把光照在上面吧)打到上面就會嚴重影響它的運動軌跡。 如果在雙縫實驗中加入觀測儀器,只要光子一干擾到電子的運動,干涉條紋就會消失,後面的平板上就會清晰的留下兩道條紋—電子又以粒子的形式透過條紋了!夠玄乎的吧?這確確實實就是當時得出來的結論。 ”。也就是說人們一觀測,電子就呈“粒子形式”透過雙縫,人們不觀測,電子就以波的形式透過雙縫。有人提出 在確定電子已經透過雙縫後,迅速的在後面的板上放上攝像機,這樣就不存在光子對電子的運動軌跡的影響了,實驗結果是當我們在確定電子已經透過雙縫後,迅速的在後面的板上放上攝像機的結果是隻出現了兩道條紋! 反之亦然,如果迅速的拿掉攝像機,又會出現干涉條紋,即使我們在決定拿掉攝像機的時候,電子已經通過了雙縫! 這說明了什麼?我現在的一個動作(是否放攝像機),可以決定電子過去的一個動作(以什麼方式透過雙縫)。
也意味著,當我們沒有看電子的時候,電子就不是實在的東西,它像個幽靈向四周散發開來,以波的形態飄浮在空間中。你一睜開眼睛,所有的Phantom就立馬消失,電子的波函式在瞬間坍縮,變成一個實實在在的粒子,隨機出現在某個位置上,讓你能看到它。波爾的解釋更加恐怖: 因為它居然認為世界是由意識決定的。互補原理是這樣說的:電子既是一種粒子,也是一種波,它具有波—粒二重性。但在每一個特定的時刻,電子不可能既是粒子又是波,而只能是其中的一種。它到底會是粒子還是波,這取決於是否有人觀察它,當沒人觀察它時,它就是波,而一旦有人觀察它,它就變成了粒子。
通俗的說, 比如你老婆要生孩子了,如果你不去看的話,會生一大胖小子,但是如果你去看的話,去觀察整個生產的過程,那麼生出來的就是一個猴子。
你說可怕嗎?再比如說,你自以為了解你身後的世界,可是你知道嗎?在你轉身的那一瞬間,
你身後的世界變成了你看到的世界,在你看的前一秒,並不是那樣的。
不是這個世界本來就在這裡,而是你去看的那一個瞬間,世界變成了你看到的世界。
這個世界只是造物主想讓你看到的那個樣子,只是一個幻象。
言歸正傳,要解釋電子雙縫干涉實驗主要是兩個問題:1、單電子是波還是粒子。2、觀測影響結果的合理解釋。我們知道光的干涉和電子干涉本質是一樣。不一樣的是經典的光的干涉是一束光,而量子力學電子干涉,可以是單電子。那麼問題就轉化為單電子是波還是粒子。就干涉而言,一定要是波,才能行。這是前提條件。我認為單子電子也具有波的性質。透過自相互作用,發生干涉。這樣就不用考慮它究竟是透過哪個縫隙的問題了,透過哪個都是可以的,都是可以透過自相互作用發生干涉的。但一定不是電子同時透過兩個縫隙的情況。一個電子都可以透過自相互作用干涉的話,那怎麼看不到干涉條紋呢?答案很簡單,一個電子可以發生干涉,但一個電子的干涉可以忽略不計,也就是我們觀測不到的。
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3 # 活人9527復活以太的人
按照時下正統理論,電子具有波粒二象性,電子雙縫干涉實驗證明了電子有波動性。既然在這裡用波動性來解釋,那就有必要再提一下波是如何產生雙縫干涉條紋的。
一個波經過雙縫,形成兩個同頻波源,兩個波源發出的波在螢幕上形成干涉條紋。
如果兩個波源發出的波在到達螢幕前路徑差為0,會在中心形成亮條;差為波長的整數倍會在兩側形成亮條。
電子雙縫干涉實驗中,一個電子波同時經過了雙縫,卻在兩側也形成了亮點,說明兩部分的路徑差為波的整數倍,同時發出的電子波經過了同樣的時間,走過了不一樣的長度,難道電子波在真空中的波速還不同嗎?
接下來是細思極恐的問題了,膽小誤入。
電子雙縫干涉實驗中電子經過雙縫後會在螢幕上匯合於一點,電子是怎麼知道螢幕在哪裡的?如果我們把螢幕前移一小段距離是不是可以劫住兩個半個的電子。當然不會,我們劫到的還是一個完整的電子,那電子是在哪匯合的?如果不是在螢幕上匯合的還叫干涉嗎?
回覆列表
電子雙縫實驗的恐怖之處在於它打破了世界的真實性,所有你看到的一切都不是真實的樣子,世界每一秒都在變化,意識將決定你看到的是什麼,這個世界的虛幻究竟是如此產生、存在,就是一個謎!
除此之外,它也讓我們在思考,究竟這個世界上是不是真的有造物主的存在,它設定好了一個既定的執行法則,不允許任何人窺探,也不容任何人打破,而人類的想法一旦產生,過去就會發生改變,從而修正最終的結果!
雙縫實驗的奧秘,也至今無人能懂~~