有人说双缝干涉延迟实验的结果让人恐惧,你怎么看?

其实双缝干涉实验本身并不恐怖,恐怖的是随着实验的一步步推进,人类得出了一些非常规的,违背了人类常识的结果 。微观的世界真的非常复杂,复杂到世界上最聪明的脑袋都想不明白这到底是怎么回事 。
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光波动性我们现在知道光其实就是波,一种电磁波,但是在很早的时候科学家认为其实光是一种粒子 。
波有一个特性,就是当两列相干波相遇叠加的时候,叠加区域的某些点的震动就增强了,有的区域就减弱了,这就导致干涉区域内震动的强度产生了空间分布 。
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如果你感到难以理解,没有关系,继续往下看 。
为了证明光的干涉,即光是波,物理学家托马斯杨进行了干涉实验 。假如我们将一根蜡烛放在一个小孔面前,那么照亮过去的时候会形成一个点的光源 。但是如果在小孔后的一张纸张开两道平行的狭缝会发生什么事呢?
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光透过小孔照射到后面的具有两条细缝的纸张上,投射到幕布上,会形成一些明暗交替的条纹 。至此,光的波动学开始取代粒子学说 。这个实验也成为了物理界最为著名的实验之一 。
光的波粒二象性但是光的波动性还有很多问题不能解决,爱因斯坦、普朗克等著名的科学家又将光的粒子特性搬上了历史的舞台,认为光具有波粒二象性,也就是说光既能够像波一样传播,又能表现出粒子的特性 。
基本的干涉实验表现出光之间会产生干涉条纹,但是如果我们把光换成一个个电子会发生什么事情呢?此时我们可以把电子想象成一个玻璃球,按理来说,当电子要选择进入双缝中其中一边的时候,它应该做出了选择,所以实验的最后应该得出的是双缝 。
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但是实验的结果并不是这样的,使用电子进行的实验同样发现了电子自我干涉的痕迹 。也就是说当一个电子要进入一个缝的时候它一分为二,然后与自己干涉,形成了干涉的纹路 。
这个现象就让人非常地费解了 。我们很难想象为什么一个电子在进入到双缝实验之前会将自己一分为二,还会产生干涉呢?
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然后诡异的事情就发生了 。
科学家很想知道电子在双缝选择的时候到底做了什么,然后就加了一个监控器,来对它们的行为进行观测 。可怕的是,这些电子的行为和之前完全不一样,相互干涉的痕迹一点都找不到 。
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也就是说,当加入了一个观察者之后,电子间的干涉消失了,实验得出的最后结果是双缝 。也就是说,当加入观察者之后电子表现出的行为才是人们理想的行为,但是在没有观测的时候它并不是这样子的 。
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为什么这小家伙还有两副面孔呢!
本来一个好好的实验,在科学家的不懈努力之下真的是让人细思恐极 。为什么微观的粒子在人的观察下会展现出完全不同的行为?我们很难说粒子是有意识的,但是这究竟是为什么呢?
当然了,别说是我们了,就连科学家们都想破了脑袋也解释不了 。所以,很多事物看起来很简单,但是其实它比我们想象中复杂得多 。一些看似谬误的,却可能是真理 。只能说,人类永远在突破自己认知的极限,今日的真理很可能就是明日的谬误 。
这实验看得我怀疑人生 。
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小结:如果一束光透过一个小孔,毫无疑问,光会从点放射出去投射在幕布上;如果有两个小孔,光波会相互干涉出现波纹 。但是如果把小孔换成细缝,把光换成电子,会发生什么呢?如果我们把电子想象成玻璃小球的话,那么小球通过缝投射到幕布上应该也是两条缝的形状,但是电子和波一样,产生了干涉行为,也就是电子将自己一分为二进入两个缝中相互干涉,这本来就已经很难理解了 。然后,当加入一个观察者时,电子竟然就不干涉了,结果就是两条缝 。人傻了 。
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其他网友观点因为双缝干涉实验揭示了,量子力学描述的自然从常识看是荒唐的,但却完全符合实验 。这对人类认知世界,带来了颠覆性的冲击 。就像费曼所说,可能自然本来就是荒唐的 。
关于双缝干涉实验的具体操作这里就不解释了,之前有过详细的回答,这里主要简述一下实验的发展,以及量子力学对双缝干涉实验的两大主流解释 。
双缝干涉实验发展简述【有人说双缝干涉延迟实验的结果让人恐惧,你怎么看?】1807年,托马斯?杨发表了关于光的波动性论文,并给出了他1801年关于光实验的验证报告,这个实验就是大名鼎鼎的杨式双缝干涉 。这个简单的实验让人直观感受到了光的波动特性 。
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随后,徳布罗意提出了物质波的概念,再次震惊世界,物质也是波?
20世纪20年代,戴维逊和革末通过研究电子束如何从镍晶体反射回来,发现了电子的干涉现象,证实了电子也是波,其实这里的镍晶体就充当了双缝的作用 。
后来1961年,蒂宾根大学的物理学家克劳斯·约恩松以电子取代光进行了单电子双缝干涉实验,一样发现了干涉图样 。
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1974年,一个叫梅里的人又进行了单电子双缝干涉实验,为了搞懂电子到底是怎么通过的,就在双缝后面加了高灵敏的摄像头观察电子的运动,结果却更令人诧异了,一旦开摄像头观察电子,电子就不干涉了,一旦不观察电子,电子又开始干涉 。
这就是大多数人觉得这是实验恐怖的原因所在,电子具有意识吗?它怎么知道我们在观察?带着这样的疑惑,不妨来看看正统量子物理学家们的解释 。
薛定谔的波函数
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为了解释单电子到底是通过的哪一条缝?大家只能接受薛定谔波函数所赋予每个通过电子的概率诠释 。电子的概率波就像我们熟悉的水波一样,通过两条缝,然后干涉、叠加,在概率波叠加增强的地方,即电子最可能出现的地方形成明条纹,在概率波相消的地方留下暗条纹,成为最终的干涉图像 。
但为什么会是概率?概率的物理意义是什么?电子到底是如何选择它的未来?没人知道,就像虽然几乎每个物理学家都知道怎么用量子理论来做精确的预言,但什么是量子力学却没人知道,没人能给出一个图景 。
而费曼打破了这一现状,但他给出的量子图景,也彻底击碎了传统的常识 。
费曼的图景理查德·费曼有人说他是继爱因斯坦后,最伟大的物理学家 。它发明了很多更简单直观理解物理学现象的方法 。费曼的方法总是与众不同,传统观念的我们总是认为电子要么经过左边,要么经过右边,这是大家认为的事物运动的基本特征,但费曼认为这只是宏观世界中,我们理解的事物基本特征而已 。
费曼认为,每个到达最后投影屏的电子实际上都是穿过了两条缝,而更准确地说,费曼认为实际上电子是同时经过了可能到达目的地的所有路径,电子甚至可以去遥远的仙女座绕个圈再通过缝隙到达投影屏,听起来很疯狂吧 。
为了证明他的构思,费曼可以为电子的每条路径赋予一个数,而这些数的联合平均与波函数的计算结果完全一样 。在费曼的图景中,不需要为电子定义一个额外的概率,但我们又需要去理解另一个奇怪概念,即电子达到目的地的几率由一个所有可能路径的联合效应来决定,这就是费曼的“路径求和”方法即他的路径积分理论 。
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对量子来说,费曼的路径法则说明,所有的不同路劲都可以影响量子的运动 。就像双缝干涉实验里,通过双缝所有可能的路径在我们看不见的情况相互干涉,产生了我们所能看见的干涉图像 。我们不能判断电子到底走那条路,因为事实是,电子从两条缝通过 。
这就是微观世界的法则,“我即空间,空间即我” 。
总结虽然微观世界显得不可理喻,但在宏观的尺度下,事物最终还是会回到我们所熟悉的普通状态 。就像费曼的“路径求和”的解释一样,当量子们不断累积为宏观物质时,它们能走的所有路径将在求和时彼此抵消,最终只能留下一条宏观现实下的路径,就是我们熟悉的牛顿定律下的轨道 。
就好像世界的底层逻辑是荒谬的,只有当这些荒谬的个体错综复杂地交织在一起,才能抵消彼此的荒谬 。这似乎意味着世界根本没有一条底层的绝对真理,但却有一套消除不稳定、不和谐的自洽方法,所有的物理规则都只是建立在这套方法之后的最终自洽结果而已 。
其他网友观点双缝干涉实验,其实就是科学家们用来证明光有波动性的一个实验 。
就这么一个简简单单的光学实验,又不是搞核试验,有啥好恐怖的?
但它的确是恐怖的,可以颠覆了科学家们的三观!为什么这么说呢?
先来解释下什么是双缝干涉实验 。简单来说,光就像水波一样,如下图,当光线通过两道缝隙后,就会在后面的背板上产生亮暗相间的干涉条纹 。
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具体的原因如下图:跟所有波一样,当光波波峰与波谷抵消,波峰与波峰,产生了干涉图样 。所以,光有波的属性 。
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后来,有科学家突发奇想,我如果把光子一个个发射出去,而不是一次性全撒出去,因为这样光子间就不会再互相影响,从而就不会产生图一的干涉图样呢?
但是,试验很快打了他的脸,即便一个一个的发射,干涉图样还是出现了,就好像一个光子可以同时穿过两条缝隙,进而自己对自己产生干涉一样 。
诡异!一时间,没有人能解释这一不可思议现象?
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但更恐怖的还在后面 。
后来有个叫梅里的科学家们说,你们呀,图样图森破,装个摄像机,记录下粒子的运动轨迹不就行了 。
但就因为加了个摄像机,更加可怕的事情发生了 。
当他试图用摄像机去观察粒子的运动轨迹时,这些粒子一个个的就像有智慧一样,仿佛知道有人在看它们的表演,于是它们立刻停止表演,墙上的干涉条纹消失了 。
梅里有点不敢相信,这尼玛不是扯吗?我竟然被小小的粒子耍了 。他一开始是拒绝相信的,但是经过无数次的验证,他最终服了 。
梅里向学界公开了这一让人“毛骨悚然”的新发现:粒子的行为竟然是由人的意识所决定的 。
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到如今,仍然没有人能给出板上钉钉的解释,这也让这一实验登顶“二十一世纪初科学界评选的令人头皮发炸的十大实验”之首 。
在小说《三体》中,三体人用一颗小小的智子就封锁了地球人的科技,梅里的实验不禁让人想起了小说里的科幻桥段 。
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微观世界里,藏着颠覆所有人三观的秘密!
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