量子論是現代物理學的兩大基石之一。量子論給我們提供了新的關於自然界的表述方法和思考方法。量子論揭示了微觀物質世界的基本規律,為原子物理學、固體物理學、核物理學和粒子物理學奠定了理論基礎。但是量子理論有很多神奇難以理解之處,接下來讓我們一起了解下電子雙縫干涉實驗。
著名的楊氏雙縫實驗
在1807年,托馬斯·楊總結出版了他的《自然哲學講義》,裡面綜合整理了他在光學方面的工作,並在裡面第一次描述了雙縫實驗: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(這樣就形成了個光源)。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,這說明兩束光線可以像波一樣相互干涉。干涉的意思就是這兩個子波在每個點都迭加,兩個波的運動方向相同的點,波的振幅就加強;兩個波的運動方向相反的點,振幅就減低,或者抵消為零。這就是著名雙縫干涉實驗。
電子的雙縫干涉實驗
物理學家使用電子發射源發射電子束從前木板的雙縫小孔中射入,讓電子機率性的穿過孔後的雙縫板,最後落入到後面的螢幕上,透過不斷的重複射入電子,螢幕上居然也出現了同光一樣的多條明暗相間的干涉條紋。電子雙縫實驗說明了電子,包括其它粒子在內,都與光一樣具有雙縫干涉現象,這表明粒子也具有波粒二象性。
隨著科學的進步,科學家掌握了發射單個電子的技術,科學家每次只發射一個電子透過雙縫板,然後等待一段時間,確保電子已經落入螢幕上,透過不斷的重複射入單個電子,螢幕上居然又出現了明暗相間的干涉條紋。單個電子怎麼出現干涉?電子本身與電子干涉?單個電子是同時經過狹縫A和狹縫B?為了弄清這個問題,科學家設定了一個探測器來觀察單個電子到底如何經過雙縫的,結果更加詭異的事情出現了,干涉條紋消失了。關閉探測器,干涉條紋又出現了。簡單的說,一旦被觀測,電子好像能感應到被觀測就會呈現粒子性。這樣看來,就像人的意識能改變客觀世界。量子理論認為,微觀粒子具有波粒二象性,一旦被觀測會引起波函式坍塌,使微觀粒子呈現粒子特性。
可能人的意識就是一種能量,可以改變客觀世界,但是由於目前人類意識的能量太小,所以只能改變微觀粒子,一旦人類意識變得足夠強大,可能就能改變宏觀世界了。