双缝干涉实验是什么?为什么说双缝干涉延迟实验的结果让人恐惧?

简而言之,这个实验的恐怖之处不是光子是有意识的,而是在量子场中,现有的非黑白物理学将崩溃,这将是新的物理学。想象一下,我们的观察将导致微观世界的变化。恐怖并不可怕,或许我们观察到的微观世界是崩溃后形成的公式。谁知道什么电子在原子核周围运动,你以为你在中学就学会了做圆周运动?也许不是。量子崩塌之前存在的是概率。

你觉得这很糟糕吗。许多人说双缝干涉实验很糟糕。事实上,双缝干涉实验并不可怕!只有那些无法解释的人才会头疼。参考阅读:为什么双缝干涉实验很可怕?恐怖在哪里?1801年,英国医生托马斯·杨的双缝干涉实验。在双缝干涉实验中,在光源前面放置一个带有两条缝的不透明挡板,在挡板后面放置一个可观察的背景。

当我们打开光源时,我们会在背景上看到明亮和黑暗的条纹。这是一个简单的双缝干涉实验。这个实验证明光是波!因为只有波特干涉发生在光线穿过两个缝隙之后,所以对向波被抵消,对向波被增强,从而在背景上形成亮条纹和暗条纹。(日常生活中的主动降噪耳机利用这一原理来抵消声波相反的噪声)光的双缝实验是量子力学中的一个重要实验,它是研究光是粒子还是波的一个重要实验。

结果是,如果人们不观察,光将显示出波动特征,如果他们观察,光子将显示出粒子特征。这是因为当所有的观察设备(人眼或显微镜)观察实验时,它们自身发出的光子会影响实验结果。人眼发射的光子和显微镜发射的光子之间的纠缠也可能会影响双缝干涉实验的结果,这会让人对实验感到恐惧。1979年,为了纪念爱因斯坦诞辰100周年,在普林斯顿举行了一次研讨会,惠勒在会上提出;“延迟实验”;通过一个戏剧性的思维实验,惠勒指出他进一步思考了电子的双缝干涉,并指出我们可以;延迟“;电子决定使其在实际通过双缝屏幕后选择是通过一个缝还是两个缝。



不要被那么多网络谣言所吸引,说什么双缝干涉实验很可怕,是个灵异事件,其实根本没有那么吓人的,它只是一种不确定的状态。一种不能确定光子他最终形成的是以力的状态形成的,还是以波的状态形成的一种矛盾的东西罢了,所以后来爱因斯坦提出了光的波粒二象性结论。

双缝试验成型之前有两个流派,一个叫粒子流派,一个叫波流派,那么两者到底有什么差异呢?就是第1个流派,他认为光子是以粒子的形式存在的,第2个流派,他认为光子它是以波的形式存在的。那么粒子和波到底有什么区别呢?粒子就是一个又一个独立的个体,而波就是它本身会易散,不单纯是一个粒子的问题,它有点像水面上所形成的那个波纹,斑马纹的那种状态。所以人们有这个想法,使用双缝干涉实验这样的方法来去推测它到底是什么样的状态。

这个实验非常简单,找一块有两个缝隙的纸板,对面有一块屏幕,然后用可以发射光子的机枪去发射一个又一个的光子,把它发射出去之后,如果说光子本身是以粒子的状态形成的存在的,那么他穿过这两个缝隙之后,到对面的这个墙上面应该就是一个又一个的条纹。就是他对周边不会产生影响,能穿过这两个缝隙,所对应的那个屏幕上面会出现两道竖纹,这就证明它是以粒子的状态存在的。如果它是以波的形式存在的,那穿过这两个缝隙之后,到他对面的屏幕上面,在光子的数量多到一定程度的时候就会形成复杂斑马纹。

这个事情最后比较矛盾的就是在没有摄像机的捕捉之下,实验得到的结果,孔子它是以粒子的形式存在的,但是在摄像头的捕捉之下,最终变成了斑马纹,它是以波的形式存在的,那最终他到底是粒子还是波呢?这个搞不清楚了吧,所以后来爱因斯坦有了光的波粒二象性结论。就是它既具备粒子的特性又具备波的特性,所以爱因斯坦凭借最可能获得诺贝尔物理学奖。



一个电子同时通过左缝和右缝!这并不是说电子会分裂成两个,一半穿过左缝,一半穿过右缝。哥本哈根学派创造了一个前所未有的概念,称为叠加态。一个或一组基本粒子可以处于某种叠加状态,各种不同的状态可以相互叠加。一个电子可以处于不同的位置,同时具有不同的速度和自旋方向。正是因为电子在量子世界中具有如此神奇的能力,电子才能在双缝实验中干扰自己。

当然,这个概念会遭到许多物理学家的反对。他们继续在实验室里研究电子通过哪个狭缝,但非常奇怪的是,当他们在狭缝上安装探测装置时,一旦他们清楚地确定了电子通过哪个狭缝,干涉条纹就会消失。哥本哈根学派继续解释说,电子以不同的概率同时处于所有可能的位置。从数学上讲,波函数可以用来描述电子出现在每个位置的概率。

薛定谔方程是一个描述波函数如何随时间演化的方程。这种演变是连续的、平滑的,不需要测量。然而,一旦电子被精确测量,就会得到清晰的结果。在测量时刻,描述各种状态的波函数坍缩为叠加态之一,从而中断了波函数的平滑演化过程。也许很多人仍然不明白哥本哈根学派在说什么,没关系,让我们总结一下,你只需要知道几个结论性的概念。

为了解释这种奇怪的电子现象,哥本哈根学派创造了一个称为“叠加态”的概念,这完全超出了我们的日常生活经验,没有人能真正理解它。这就像让一个天生的盲人明白什么是颜色。他不能真正理解,但盲人不能否认颜色的存在。当人们继续问测量如何导致波函数突然崩溃,以及电子如何突然从叠加态转变为确定性态时,哥本哈根学派回答说,这些问题毫无意义



观测到的现象,要么表现出粒子性,要么表现出波动性。而在微观世界里,我们的常识就不是那么好用了,因为那些微小的粒子,它们具有“波粒二象性”,简单的讲,就是它们的行动方式既可以是波动性质,也可以是粒子性质。由于电子产生的电磁波微弱,当旁边带电仪器观测时,仪器产生的电磁波强度高于电子,干扰破坏了电子波的干涉条件,所以屏上就只见电子直射后的亮带。

双缝干涉实验,应该算得上是人类有史以来,第一次在科学实验中遇到的“超自然现象”,正所谓“外行看门道,内行看热闹”,普通人看这个诡异实验大概只能用“玄乎”来形容,因为与实验相关的每个字都认识,但又被绕的云里雾里看不懂到底是怎么回事。当我们在观测这个宇宙世界的时候,该行为本身就已经参与了这个创造过程,宇宙的变化因为某种“延迟”使其在被观察之后才最终确定。当年双缝干涉延迟实验的确震惊了整个学术界,但是,并没有真的引起科学家们恐慌。其实,震惊还有另一个更直观的心理映射,那就是大多数人根本不相信这个说法。即便是到了现在,这也是更多普通大众的心态,在实验的过程中,虽然感觉的确是一条光路上还没有发生的事实,竟然会被另一条明明更晚发生的事实所决定。但是,更多人认为,这个实验不过是证明了光子也会因为“纠缠状态”而“选择”波动性是否消失,以及其量子状态是否立刻坍缩。

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