什么是双缝干涉实验,这个实验有什么意义?未来会如何发展?

先问两个问题:1光源方向射向哪里?单个光子发射的时候 方向是指向哪里?既然说“单个光子” 那么它有运动方向吧?这个运动方向是指向两个孔正中间吗?2 如何定义测量?假设实验用的测量仪器由 透镜,ccd,电路板三部分组成。我只把透镜放上去结果会如何?我同时把透镜 ccd组装放上去结果会如何?我同时把透镜 ccd 电路板组装放上去不通电结果会如何?我同时把所有组建安装并通电 结果会如何?解答:1. 这里光源的发射方向是无规则的。一般而言,自然界包括人造灯发的光都是无规则均匀地往外发射,这种现象来源于一个微观事实:原子受激后,如果没有其他影响的话,发射光子的角度是不固定的。那有没有例外呢?有的,那就是激光,激光拥有非常好的准直性和相干性,也就是说都是朝一个方向发射。这里你可以理解为光源是一个原子,每次只激发一个光子,方向是均匀随机的。当然如果角度比较偏的话,会被反射回来,不能透过去,这种情况是当然存在的,所以这个结论是统计意义上的。2. 测量就是说通过物质间相互作用,测量者获得了被测量者的信息。宏观上来说,你看一个东西硬不硬,你需要戳一下,这其实是你的手指和它进行相互作用。测量是需要探针的,就像是CCD去测量光子的有无,也是因为接收了光子后,光子与电子发生相互作用,电子被激发成光电子,产生了电子信息,这样你才能知道“哦,这里有光子。”所以你也可以这么理解为什么测量对于微观世界的影响这么重要--因为在宏观世界,你的测量探针相对于你测量的东西来说微乎及微,构不成什么影响。但是对于微观世界,你用一个电子去探测一个光子,那你就会把这个光子完完全全的改变的。什么是双缝干涉实验,这个实验有什么意义?未来会如何发展?
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实操的双缝干涉实验有没有可能 因为有了测量(物质之间的相互作用),使得光子失去了波的特性?在宏观世界(我的看法不一定准确)波其实是有载体的。比如水波的载体是水 空气中声波的载体是空气 钢管中声音传播载体是钢管。光的波粒二象性,有没有可能粒子是它波动特性的载体?这里的实验中所看到的的干涉图样不是因为光子与原子网格发生的折射。那是因为可见光一般的波长是在微米量级,而原子间的间隙一般为埃(0.1纳米)的量子。只有在光的波长和狭缝的尺寸类似的时候,才会发生干涉。这里你也看到了,光子的波长和原子晶格的尺寸相差非常大,它们也会发生互相作用(比如吸收,反射),但是不会发生干涉。但是你这里可以进一步想,那我找个更小波长的可以不可以,这是一个很聪明的想法。电子的波长一般为埃,所以如果是用电子作为入射粒子的话,那么后面所产生的干涉条纹,就是电子和原子干涉所产生的。事实上,这个实验在历史上是一个诺贝尔奖,证明了电子是波。什么是双缝干涉实验,这个实验有什么意义?未来会如何发展?
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光子干涉实验示意图但我一直不确定非相对论性量子力学这套能不能直接照搬来解释光,“光子的波函数”这种说法有严格定义吗?因为一般学的都是电磁场量子化,光子不过是某个自由度的场量子,就跟声子一样,在这种理解下,干涉还是电磁场在干涉,只不过是量子化的电磁场。我隐约感觉这两种解释殊途同归,不过一直没看到哪里有这么说的。不论放不放第二个分光镜,光子经过第一个分光镜后总是处于被反射和透射的叠加态。然后如果你放第二个分光镜,那这个处于叠加态的光子就和自己再进行一次干涉,结果是永远只被一个探测器探测到。如果你不放第二个探测器,那这个光子就会保持叠加态,直到最后被两个探测器中的某一个探测到,并坍缩到对应的本征态上。这样就不会有未来影响过去的问题了。感觉用坍缩这个词,不太合理。既然量子力学是统计,那么坍缩这动词就有误导了,感觉是引发了某种物理现象似的。实际情况只是统计结果不同吧?为什么不同?因为不是同一个物理过程。观察行为的加入使得看似相似的过程,其实是两个很大不同的过程。不同的过程自然产生不同的统计结论。我一直怀疑这是因为仪器测量精度的问题,导致我们以为发射的是单个光子。有没有可能其实每次我们发射出来的都是一段波,这个波某个位置有一个高峰值也就是那个光子。在没有测量的情况下,这段波必然出现干涉,而在有测量的情况下,测量仪器对这个峰值出现了相互作用,导致能量被集中到这个峰值,使得峰值更高,其它位置没有能量,所以无法出现干涉。如果是一个人,别人不注意的时候会很自在,假如有人盯着,做啥事都不自然,即便是离得很远,敏感的人(甚至于不敏感的)都有感觉,会毛毛的,或者不自在。这还是两个等维度的人。目光的凝视是会发出某些讯息的,以波的形式或者粒子的形式。换成光子的运动,旁边来一个不知几百万倍大的玩意儿在看它,有温度,还发出各种信号,电流,怎可能不会影响它微小的路径。测量水流,仪器一入水,都形成阻力了,改变水流的速度方向呢,还会局部形成小涡流。测量量子态的微小娃娃,更不用说了。

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