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科学探索之双缝干涉实验所揭示的宇宙秘密—养生网中医养生养生保健食疗养生养生之道最好的养生网站提供生活小常识100个养生小窍门

时间:2021-10-13 来源:白菜养生网 点击:686次


  要想看看量子论的诡异之处,最经典的莫过于电子或者光子的双缝干涉实验了,由托马斯·杨设计的这个实验,本意在检验光的波动性,却没想到成为了学史上最经典的物理实验之一,将学史上关于光的本质研究的波动-粒子之战推向了高潮。

  为简单起见,只讨论电子的双缝干涉实验。具体的实验环境能图中样简单,这无妨对其原理的探讨。

  当人们将一束电子经过双缝打到显示屏上时,人们在想:一堆小球打过去,就像我们踢足球一样,在墙上会形成两道条纹吧。可是,实验结果却显示,形成的是像光波一样的干涉条纹!

  这是怎么回事呢?我们打过去的不是一堆小球吗?为会像波一样发生干涉呢?

  这时,人们猜想,会不会是大量电子互作用才造成这样的呢?它们你挤我,我挤,确实有可能造成干扰,虽然不一定形成干涉条纹,但应该儿童癫痫权威医院把这种可能性排除掉。于是,人们改进了实验装置,这次,他们个地发射电子,看看电子们到底干了些什么奇怪的事情。

  实验了一段时间。当越多的电子被打过去时,人们才真正电子干涉条纹是怎么形成的了。原来,当一个电子被打过去时,屏幕上只出现一个亮点,更多的电子过去,就有更多的亮点出现。初看起来,这些点杂乱无章,而时间的推移,人们才逐渐:大量的电子形成的大量的点逐步组成了干涉条纹!原来是这样!电子们好像着一种默契,共同完成了这项艰巨的任务!怎么会这样?

  一个电子是“知道”它应该出什么的呢?它是和干涉吗?在自我干涉后,它又是变为了一个小点呢?在通过双缝的规程中,它到底通过了哪条缝呢?

  这些问题不断困扰着人们。于是,聪明的科学们想出了一个办法,他们要窥探电子的动向,他们在两个缝都安装了检测仪器,人们要看看电子到合肥治疗老年癫痫病医院底哪条缝通过了。我们要监视它,来看看它在中间这段路程上偷偷干了些什么事情。

  然而,量子世界的奇异却超出人们的想象,当人们去监测它到底通过了哪条缝时,电子倒是确实老老实实地从某一个缝过。可是,这同时,干涉条纹也消失了!屏幕上出现的是两条经典亮条纹!电子就好像是提知道了我们的意图,估计和我们作对,难道电子是一种有意识的存在?

  量子论的奠基人之一波恩对作出了解释:电子和光一样,是具有波粒二象性的,实际上的微观粒子都是如。根据薛定谔的波动方程,波恩创造了著名的概率解释:当我们不去观测的时候,电子就是一团波,它无处不在,又无处可在,量子论称这波为概率波,也就是说,它有一定的概率出现在什么地方。在通过双缝时,这概率波进行了自我干涉,以决定电子有可能在显示屏上打到什么位置。然后,当电子到达显示屏,我们要对它进行观测时,电子就现形了四川治疗癫痫哪家医院好,它出现在一个位置!于是,它按照那个概率分布,在某个位置化作了一个亮点,出现在我们眼前。虽然一个电子的出现是随机的,但大量电子却是符合概率分布的,于是,当大量电子出现的时候,便形成了干涉条纹。这就像扔一万次硬币基本是五千次朝上五千次朝下一样,扔得越多,越趋向于1:1的概率。量子论称由概率分布到一个点的这个过程为“坍缩”,而一次观测行为将坍缩。

  当我们不观察时,它处于一种叠加态,它无处不在。当我们观察时,它就出现在了概率分布的某一个位置。量子的叠加态正是这奇怪的根源!我们从未见过一个宏观物体处于叠加态之中。一个人可能既在北京又在上海吗?不可能,人没有分身术。可是,一个粒子就可以,理论上来说,它确实有一定几率既在你眼前,又远在天边。

  这样的解释让人们产生了质疑,也因此,量子论从诞生之日起就饱受争议,被不断地攻击。就连量子陕西癫痫病医院去哪家论的创始人普朗克、薛定谔、爱因斯坦这样伟大的科学家,也试图找出它的漏洞,以从根本上将量子论颠覆掉。然而,一个个精确的实验,却一次次击碎了人们的梦想。量子论逐渐成为了一个工具,人们觉得,好用就行了,干吗非要理解它呢?就像鸵鸟一样,将头埋在沙里,不去看它吧。

  然而,追寻真理的人们却总不甘心,一直试图找寻其背后的涵。叠加、坍缩、意识、幽灵般的超距作用,种种怪象困惑着我们,但也们兴奋不已,让我们思考宇宙的终极奥秘。多宇宙、隐变量、多历史、自发定域,种种解释也没能彻底推翻量子论,从实验和原理角度将其证伪。或者,难道我们眼前的一切都是幻想,如黑客帝国般,是人工或高级文明制造的虚拟世界?从理论上来说,也不是没有这个可能。

  双缝干涉实验引领人们发现了宇宙深藏的奥秘,而背后的哲学思考仍令我们迷惑不已,希望未来能够有人解决这个难题。


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