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  • 1 # 酋知魚

    其實這是一個誤解,量子世界並不是簡單的觀察與未觀察產生了不同的結果,而是說“觀察動作不會對被觀察物體產生影響”,這種在宏觀世界理所當然的道理在量子世界行不通

    我們並不需要知道未測量的結果如何,只需要知道每次測量之間的關係,就可以知道測量本身對結果產生了干擾。

    物理學家在認識量子的時候經歷了兩個階段,相信你聽完後也一定會大吃一驚了。

    第一階段——量子運動有規律但會被測量干擾

    早期人們想像極微小粒子的運動,就像地球圍繞著太陽一樣,是一種有規律的,可預測的運動。只要給物理學家以地球受太陽的重力加速度,地球的速度和位置,就可以比較精確地計算未來和過去的某一個時刻地球的位置和速度,也就是說“知此刻-知過去-知未來”

    但是在量子世界中,物理學家發現無論如何都無法預測一些粒子的軌跡,比如電子。本來物理學家們認為可能是運動速度太快了導致電子錶現出雜亂無章的表相,其實內在還是有規律的,愛因斯坦一直都堅持這個觀念。但是長期的研究顯示,兩次電子間的測量結果怎麼看都沒有關係,也就是說“知道現在”一點用都沒有,過去與未來都不受其影響

    電子才不是這樣規規矩矩運動的

    不過有一點非常重要——對電子之類微觀粒子測量的方法是發射電磁波,也就是說測量的本質不是“看”,而是“摸”。電磁波與電子相互作用後帶來了電子的資訊,同時也改變了電子的狀態,所以我們不能排除電子其實還是在有規律運動的可能性。

    於是乎人們得出了第一個階段的認識——微觀粒子實在是太小了,無論用什麼方法都不能做到不改變粒子狀態的情況下觀察它。這種認識有一個更為人所熟知的名字,也就是測不準原理,或者可以這麼解讀,我們無法同時精確測量一個粒子的位置與動量,位置越確定,動量就越不確定,反之亦然(當然這是由測量的影響導致的)。

    如果只是這樣的話還不算太驚人,畢竟這只是證明了“我們沒有能力認識更深刻的規律”,而並非“規律本身並不存在”。可是後來的探索讓我們意識到,宇宙本身遠超想象力最偉大的幻想家能力上限!如果沒有結論,只是讓人類坐著想像,永遠不可能到達真相(這也就是為什麼古人的哲學思想能力非常侷限的原因,因為我們的想像力總是被發現的世界拓寬著)。

    量子物理給佛學提供了靈感……

    第二階段——量子運動沒有軌跡

    認知上的進一步突破來自某一個方面的貫通。我們知道電子是一種量子,光子也是一種量子,但是它們是不一樣的。電子即使不動也有一個非常小的質量,但光子卻不是,光子的質量完全與運動繫結在一起,所以光子只有動質量沒有靜質量

    在相當長的一段時間裡,人們都認為它們之間存在不可逾越的鴻溝,本質是不同的。光有一個神奇的特性,也就是大家中學教材上的“波粒二象性”。雖然光的能量是不連續的,但是它們卻可以發生波才有的干涉與衍涉。於是光子如同參考了波的干涉結果圖一樣,以機率出現在測量區域,干涉增強的區域光子密集,干涉相消的區域光子稀疏

    雖然光子運動是怎麼變成這個樣子的原理人們還沒有真正正解它,但是物理學家當時也只是把它當成一個特例而已,直到一個名為德布羅意的年輕人指出“萬物皆波動”,波粒二象性並不只是光的特權,所有粒子都存在波動性

    第一個電子干涉實驗在1961年,由蒂賓根大學的克勞斯·約恩松完成的,證明了電子真的擁有波動性。這其實不是最大的問題,最大的問題是一次只發射一個電子的情況下,時間足夠久還是會出現干涉。這就引出了一個巨大的困惑——電子到底是如何決定自己的軌道的?為什麼電子在面對單縫與雙縫時會表現出如此巨大的差異

    有一種輔助理解的邏輯是這樣的,我們傳統上對物體運動“軌跡”的認識可能並不能套用在量子世界,電子在面對雙縫時並不是通過了某一條縫,而是作為一團邊界模糊的“雲霧”同時穿過了兩條縫,或者說受到了兩條縫的影響。當電子與宏觀體系發生作用(也被簡稱成測量,但材質上與人的意志無關)時,它的邊界就會一下子體現出來,轉化成明確的“粒子形態”

    在這樣的理解下,電子本身不是一個剛性,明確的小球類物體,而是一個可以被各種外界力量影響的“存在體”。還記得化學中提到的電子雲嗎?這可能不僅僅是比喻,電子在不受測量時,就是一團圍繞在原子核外的“雲”,

    這樣看來,測量的意義就與一般的理解完全不一樣了,不是簡單的“看一眼”,而是一種可以讓電子“現形”的操作,在我們僅有的認知手段下,變成與人類經驗相符的“微型顆粒”。

  • 2 # 使用者XQYZ

    目前已經實驗證明,量子在無觀察時,量子態為任意態,而一經觀察,量子便會坍塌為固定態。建議你看看量子理論方面的科普書。

  • 3 # 宇瑤雜談

    題主所說的這個問題應該是指的單電子雙縫實驗中觀察與不觀察得到不同結果的問題。其實這裡面有個誤解,那就是觀察和不觀察指的是觀察電子的路徑,而實驗結果是指是否出現“干涉條紋”,兩者不是一個概念。關於這個問題,我們還是先來看看這個實驗。

    單電子雙縫干涉實驗

    光波的雙縫干涉實驗我們都知道,光透過兩條細縫後會在顯示板上出現干涉條紋,這說明光子具有波的特性,只有同一束光同時穿過兩條窄縫後,因為波縫和波谷的原因,才會產生明暗交替的條紋。

    後來,科學家用單個電子重複了以上實驗,發現單個電子在透過雙縫後,也會產生類似的干涉條紋。

    電子是單個的粒子,透過這個實驗結果,人們發現電子必須要同時透過兩條窄縫,顯示板上才會出現干涉現象。一個“東西”同時出現在了兩個位置,這個明顯違反了我們的“常識”。

    為了搞清楚電子到底有沒有同時透過兩條縫,科學家們再次進行了實驗,這一次,他們在窄縫的前面放了探測器,想知道單子是如何“分身”同時透過兩條縫的。

    實驗的結果讓人大吃一驚,探測器檢測到了電子只通過了其中的一條縫隙,更加讓人無法理解的是,顯示板上的干涉條紋消失了,實驗結果變成了兩條窄縫!

    也就是說,“觀察”這個過程導致了結果改變,電子這個調皮的小傢伙,居然“發現”了有人在觀察它,所以把自己從“波”又變成了“粒子”。

    這裡面的深層原因眾說紛紜,反正誰都沒個定論,也都說服不了所有人,最後只能把這個歸為量子的一個屬性。

    實驗到了這裡,已經提現了量子層面的微觀世界和我們的認知存在巨大的差異,但是,腦洞大開的科學家們還不滿足,又設計了一個“量子擦除實驗”,這個實驗的結果更加讓人難以接受!

    量子擦除實驗按照上面干涉實驗的第二步進行,但是對於探測器所探測到的電子出現與否的資料不做記錄,不管是人還是機器都不知道電子通過了哪條窄縫,但是探測器正常工作。

    實驗的結果你猜是什麼?顯示板上面又出現了干涉條紋!這個結果真的是讓大家掉了一地的眼珠子,完全無法“理性”的解釋這個結果!

    當然,我相信這裡面肯定有我們還不知道的更深層次的原因,提出“神學”概念的同學我是不認同的,畢竟我們現在還是科學佔主流!

    以上就是單電子雙縫實驗的過程,在這個實驗中,觀察的目標是電子通過了哪一條縫,而實驗的結果是顯示板上面有沒有干涉條紋,所以,實驗中所提的“觀察”和“結果”,不是一碼事。

    關於量子力學中,有很多概念很容易混淆,我們就來看看一些比較經典的概念。

    觀察者效應

    這個概念簡單點理解就是,我們不能在不影響目標的情況下觀察目標。

    比如上面實驗中的探測器探測電子就是一種“觀察”,要想讓探測器得到資料,我們就必須讓探測器發射光子與電子互動,然後透過光子互動後的結果來確定電子的位置。

    這個用一個宏觀的例子來說明的話,就是考試時,如果老師一直用咄咄逼人的眼神盯著你不放,那麼這次的考試,你肯定考不好!

    在量子力學中,“觀察者效應”是說:“一個量子力學系統在某個特定狀態被觀察得越頻繁,該系統就越可能保持原來狀態。”

    不確定性原理

    不確定性原理(Uncertainty principle)是由海森堡於1927年提出。

    這個理論的解釋是不可能同時知道一個粒子的位置和速度。

    這個理論涉及到很多哲學問題,海森堡的原話是:“在因果律的陳述中,即‘若確切地知道現在,就能預見未來’,所得出的並不是結論,而是前提。我們不能知道現在的所有細節,是一種原則性的事情。”很拗口的一段話,有興趣的同學可以仔細揣摩一下。

    現在關於量子理論還有很多需要研究的地方,很多理論還只給出了計算公式(比如波動方程),沒有能夠解釋這種現象的更深層次的原因,隨著科學的發展,我們爭取早日能解開量子這個宇宙微觀世界的神秘面紗。

  • 4 # 香菸飄渺35

    經典評論: 量子力學(哥派)不完全承認物質作用論! 按照物質作用論,每一種物質運動的現象,是由相應的物質作用決定的,既可以由相應的物質作用確定相應的物質運動現象,則確定性成立,不確定性不成立!物質作用論與唯物主義相符。 而量子力學(哥派)則認為,只靠物質作用是沒法確定相應物質運動現象的。如雙縫試驗,用攝像機觀察,說明你真想觀察,干涉條紋就變化了;而如果你把攝像機的記憶體拆了,說明你不真想觀察,干涉條紋就不變。你真想與不真想,這種意識的差別,決定著物質運動現象(干涉條紋)的不同,既意識決定物質,唯心主義! 在物質作用論中,觀察是感知因素,而非決定因素。比如你丟了一個錢包,你檢查發現了,檢查屬於感知到了,是感知因素。 而在量子力學(哥派)中,觀察不僅是感知因素,還作為決定因素。人一觀察,決定了干涉條紋的變化;人一觀察決定了貓脫離生死疊加態,而只剩一態。主觀的觀察決定客觀的結果,是主觀主義! 總結:量子力學(哥派),有明顯主觀唯心主義的因素!

    按哥派理解薛定鄂的貓:開啟籠子前,理解成一隻活貓與一隻死貓疊加在一起!開啟籠子那一刻,少了一隻,而只剩下一隻了!有人曾用扔硬幣的方法解釋,說是硬幣在空中飛舞時,人不知其落地後最終哪一面將會向上!然而這種解釋是不對的,因為硬幣在空中飛舞時,每時每刻都是一態,不在在疊加態!

  • 5 # 李志勇LZY

    因為同一種元素;

    存在差異恆系星;

    基量子資料會變;

    地吸月引一個人;

    自身重量也會變;

    可以推測整宇宙;

    量子之謎很好解;

    可變數子沒人信。

  • 6 # 骨頭無畏牛刀

    原子電子有運動規律,量子肯定也有運動規律規律有規律。只不過眾多量子種類,應該是各有各的規律。量子太小,各種運動規律不容易分開,所以我們觀察到的量子現象雜亂無章。在這種情況下,我們觀察時會有干擾,就會產生不同結果,我們每次觀察都會改變數子的運動。因此可以得出結論量子是不可以觀察的。這是根據觀察到的結果得出的結論。我們雖然沒有觀察到改變後的量子怎麼運動,但是原來的運動確實被我們的觀察改變了。

  • 7 # 宇宙探索

    愛因斯坦和波爾關於量子力學中的“不確定性”辯論中就有這麼一個梗:你沒有看月亮怎麼知道它在哪兒呢?當然,這是愛因斯坦用宏觀世界的特徵去諷刺量子力學的“不確定性”。

    事實上,問題本身存在著一個很大的誤解,誤解在於“觀察與結果”關係上。量子力學並不是簡單的“觀察與不觀察會產生不同的結果”,而是“觀察本身會對微觀世界造成影響”,而這種情況在宏觀世界是不會出現的。

    簡單說,我們不需要知道沒有觀察的結果,只需要知道每次觀察之間的關係,就可以知道觀察本身對結果造成了影響。

    電子雙縫干涉實驗,很多人都瞭解,這個實驗就是對問題最好的解答。在實驗過程中,如果沒有任何探測器觀測電子的行程,就會在螢幕上呈現干涉條紋。而如果在兩條縫隙旁邊安裝探測器觀察電子到底通過了哪條縫隙,電子就會呈現出粒子特性,不會在螢幕上產生干涉條紋。

    我們不用對電子進行任何觀察,就可以得出電子的某些特徵,透過電子撞擊在螢幕上的表現形式可以得出結論。而觀測本身只是改變的電子的運動特徵,最終影響了結果。這種情況與宏觀世界很不一樣。在宏觀世界,無論你觀察與否都不會影響宏觀物體的狀態。

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