本文目录一览:
- 1、电子双缝干涉实验是骗局吗?
- 2、双缝干涉实验是骗局吗?双缝干涉实验的结果是什么
- 3、大学教授认为双缝干涉实验是假的,你怎么看?
- 4、双缝干涉实验中,人的观测会使干涉条纹消失,为什么有的人说这并不诡异?
- 5、双缝干涉实验为什么臭名昭著?
- 6、光的双缝干涉实验是什么,为什么说这个实验细思极恐?
- 7、双缝实验靠谱吗?
- 8、为什么有人说电子双缝干涉实验是令人“毛骨悚然”的?
- 9、电子双缝实验为什么恐怖 证明世界是虚幻而且由意识控制的
电子双缝干涉实验是骗局吗?
双缝干涉实验不是骗局,当时在1801年的时候,有一位比较有名的英国物理学家托马斯.杨进行了比较有名的双缝干涉实验。他先让一束点的光源的光通过一个双缝,然后在双缝后面的光屏成功观察到了干涉条纹,这主要是因为光有一定的波动性。
而托马斯.杨的双缝实验在过了一个多世纪之后,量子力学也有了一些发展,很多人对于粒子也有了自己更多认识,比如所有微观粒子都具有波粒二象性。在1961年又有一位物理学家开始了电子双缝试验,最终成功证明电子具有一定的波动性,后来又进行了一系列的实验,最终证明其他的粒子,质子等等可以观察到干涉条纹,也具有一定波动性,这确实是比较经典的实验之一。
双缝实验是一种为了更好展示光子或电子等等一些微观物体的波动性的实验:
就是说微观物质可以同时通过两条路劲或者穿过其中任意一条然后到达终点。假如电子是不想当的运动,最终落在黑板上会产生两道痕迹。但是假如电子是波的形态在运动,而波之间又会有一定的干涉,最终展现在黑板上是一道道痕迹。但是奇怪的事情发生了当科学家想要更深研究的时候粒子又开始互不干涉,最终落到黑板上是两道痕迹。
结语:双缝实验对于科学界是比较重要的实验,更好研究了微观世界,但是目前还是有很多谜题尚未揭开,感兴趣可以继续去了解。
双缝干涉实验是骗局吗?双缝干涉实验的结果是什么
许多科学家已经深入研究到了量子力学,在量子力学的研究过程中,科学家们通过多粒子和单粒子的双缝干涉实验,最终发现两者的结果竟然是一样的,无论是多粒子还是单粒子,最终都会在光屏上显出明暗相间的条纹,很多人都很好奇,双缝干涉实验的结果,认为这是科学家的一场骗局。
一、为什么多粒子双缝干涉实验会形成明暗相间的条纹
在玻粒二象性概念提出之前,很多科学家仅仅认为,微观粒子具有波动性或者微观粒子仅仅具有粒子性,微观粒子波动性和微观粒子粒子性,形成了两大科学门派。长时间的争论不休,却没有得到统一的答案,后来在爱因斯坦以及普朗克等科学家提出了量子理论之后,通过双缝干涉实验,才终于推导出了微观粒子具有波粒二象性。
所谓双缝干涉实验,就是使用很多个粒子,从两个缝隙中分别射向光屏,此时光屏一定会显示出粒子的位置。很多科学家预测光屏上只会显出一个小颗粒,不会有其他的样子。然而令科学家所惊讶的是,射出的粒子竟然产生了干涉现象,使光屏上出现了明暗相间的条纹和水的波纹十分类似。因此科学家们才接受了微观粒子具有波动性这一学说,这是在量子力学中巨大的突破,波粒二象性的理念正式提出。
二、双缝干涉实验是否真的为骗局
双缝干涉实验是无数科学家通过先进的电子射出仪器,而总结得出的实验结果,没有任何的虚假性,只不过两次双缝干涉实验的结果类似,确实令人匪夷所思,但这只能说明单粒子也有可能对自己本身有干涉作用。说明在微观粒子的世界里,还有很多未知的秘密等着科学家们去揭开,是否单粒子对自己也能够产生干涉作用,微观粒子在什么时候产生波动性?在什么时候呈现粒子性?都需要科学家一点一滴的去揭秘。
大学教授认为双缝干涉实验是假的,你怎么看?
只能说思路对了,观点有误。
实验本身是真实的,而实验过程存在重大错误。
光微粒子以当前观点就是最小物质,而最简单的物理定义是光延直线传播。这就是最大的问题。如果你没有在光传播路径上检查光子,理论上你应该无法在侧面观测接收到光子。如果可以观测,就只有两种情况,一、单个光子本身是量子可以自身干涉形成了一个小太阳。向四周发放信息。二、你的单方向观测影响了光子的直线传播,使其由螺旋直线传播的螺旋向心力,因你观测的垂直影响消失。从而变为直线运动。
双缝干涉实验中,人的观测会使干涉条纹消失,为什么有的人说这并不诡异?
因为双缝干涉实验是有科学依据的,而且这种现象只是视觉问题,所以有的人说这并不诡异。
很多人觉得这样的试验是比较正常的,毕竟实验会出现两种现象,而这两种现象都是随机出现的。
毕竟有了第三者的介入之后,那么就会导致结果发生改变,就像薛定谔的猫一样。
要知道一个实验结果诡不诡异,就得先了解清楚这个实验具体是怎样做的,在网上很多宣扬所谓的双缝实验中人一旦观测干涉条纹就消失,粒子好像知道什么时候有人在观察它似的,诸如此类神秘兮兮的科普,实际上他们可能根本不知道这类观测实验具体是怎么做的,只是人云亦云以讹传讹逐渐神化了一个科学实验,下面我们来正一下视听。
首先,科普文里经常看到的那种用摄像机观察光子过哪条缝的所谓实验并非真实的实验,它只是一个根据量子力学虚拟出来的思想实验。人类并没有做过这种实验,或者有人做过,但显然不会成功(放置摄像机不会使干涉条纹消失)。下面我直接指出一般人对双缝实验的理解误区吧,看完以后,大家大概就知道为何双缝实验并不诡异了。
1、观察不会使条纹消失。(无论你是用眼看,还是用摄像机拍都不会。)
2、测量粒子路径会使干涉条纹消失。(无论用何种方法测量,只要测量到粒子具体经过哪条缝,干涉条纹就会消失)
3、测量光子路径并不是在旁边摆一台摄像机。(没有摄像机能从侧面拍摄到路过的光子)
4、经典双缝实验里测量光子的路径信息可以通过插入偏振镜片等方式,使同一个光子仅能通过其中一道缝。(这使双缝干涉实验变相变成双单缝衍射实验)
5、单电子双缝实验理论上可以利用光子从侧面照射测量路过的电子,但是测量过程中,光子不可避免地会对电子产生干扰,测量越精确,所需光子能量越大,对电子干扰越大,并在测量过程导致电子位置提前确定,坍缩成为单个粒子,单个粒子只能过其中一条缝。(这使双缝干涉实验变相变成双单缝衍射实验)
6、改良版双缝实验:延迟选择实验、量子擦除实验的测量方式更为复杂,需要专门文章详细解释。可关注作者留意文章更新。可以提前透露的是:依然并不诡异。
综上:干涉条纹并不是粒子发现你在测量它就消失,而是你的测量使粒子只能通过其中一条缝,从而无法形成双缝干涉条纹。也就是说,是你的测量方式本身使它无法出现双缝干涉!你明白这一点以后,还回觉得“观测会使干涉条纹消失”很诡异吗?
量子力学真正诡异的并不是测量导致干涉条纹消失,因为根据上面的介绍,你用经典逻辑就能够得到这样结果(干涉条纹消失)。量子力学真正诡异的是粒子被测量到之前所处的那个状态——波态,即量子力学里经常所说的:叠加态!这同样不是这篇文章要讨论的问题了,我在以后的科普里再详细介绍这个诡异的叠加态。
我是星宇飘零,关^_^注我,和你分享更多有趣科学知识。
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双缝干涉实验为什么臭名昭著?
双缝干涉实验揭示了,量子力学描述的自然从常识来看,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。正如费曼所说,可能自然本来就是荒唐的。
简单的讲,有一对处于量子纠缠态光子A和B,一个研究人员将光子B用来实验,另一个研究人员却“偷偷的”通过光子A来观测光子B的状态。由于量子纠缠的超距作用,研究人员就可以神不知、鬼不觉的观测用于实验的光子。
看到在这里,我们不得不佩服相关研究人员的脑洞,居然能想出这样的方法。然而事实上,这个实验的结果仍然和以前的相同:当有观测者的时候,根本就不会出现干涉条纹,而没有观测者的时候,干涉条纹又诡异的出现。
实验结果:
“双缝实验”的结果,使人们或多或少的对这个世界的真实性产生了怀疑,如果我们没有观测的时候,那些除了我们自己可以观测到的人和事以外,其他的很多人和事会不会都是以“波函数”形式存在。
当我们观测到某个人的时候,这个人就变得真实了,他(她)的过去、现在也就被确定了,而当我们不再观测这个人,那么他(她)是不是又回到了“波函数”的形式?
以上内容参考 百度百科-双缝实验
光的双缝干涉实验是什么,为什么说这个实验细思极恐?
双缝干涉实验所显示出来的结果是20世纪科学家集体遭遇的一次“灵异事件”,在这个简单的实验中微观世界的基本本质,叠加态、不确定性、观察者效应展现的淋漓尽致。
而这三个现象有是如此的烧脑、违反直觉、毁人三观,所以我们常说双缝干涉实验的结果让人觉得后背发凉,有那么一点“恐怖”的感觉。
我们人类作为一个宏观世界的一部分,在量子力学出现之前我们的科学认知都是建立在现实的确定性之上的,我们科学理论可以完美的解释和预测宇宙中的任何现象。
例如,通过牛顿力学我们可以准确的预测一个事物未来的发展动向,前提是只要知道这个事物初始的状态,以及它未来所经历的相互作用。
1846年,我们更是利用物理和数学预测的方式准确的发现了海王星的位置,可以说这是人类宏观世界科学的一次伟大胜利。
毫不夸张的说,如果有一台超级强大的计算机,它可以根据已有的理论预测出宇宙中所有事物的未来,这就是现实世界的确定性,以及可预测性。
这不仅仅是我们普通人心里的世界观,也是20世界大部分科学家的世界观,爱因斯坦也不例外。但是这一切都被一场物理学的“灵异事件”打破了。
是波还是粒子
微观世界的尺度非常小,都是些原子、电子之类的小玩意,这些东西不仅在生活中看不到,就连科学家也一直被挡在门外,我们真正了解原子、建立模型也就是上个世纪的事。
但是有一个粒子经常在我们眼前晃来晃去,可以说晃了数百万年,那时我们还是树上的猴子,它就是光子!
虽然光子很常见,但是关于光是什么?这个问题人类是想了几千年,直到17世纪牛顿大哥才说光是微粒,是一种实物粒子。
不过当时就有人提出反对意见认为光是波,因为身为粒子的光无法解释光的衍射现象,而且如果光是微粒的话为什么我们看不见两束光发生碰撞呢?这个人就是惠更斯。
由于惠更斯并拿不出任何实验证据,再加之牛顿学霸当时在科学家的威望极高,所以光是微粒就得到人们的认可。
那么关于光到底是什么?就在科学界形成了两个不同的派别:波派和粒派!
粒派所认为的粒子,我们可以将其想象成为一个个光滑的小球,它们遵循实物粒子的运动规律。也就是说,当你打开手电筒的一瞬间既有无数颗光颗粒向炮弹一个沿着直线向外飞奔。
除了牛顿之前所说的实物颗粒,普朗克和爱因斯坦后来也认为光是一种粒子,称为光量子,这个光量子和牛顿的微粒有着本质的区别。量子是一份一份不可分割、且不连续的能量。
波派所认为的波,就类似于我们生活中常见的水波,有波峰、波谷,可以完美的解释光的衍射和干涉现象。
可问题是波和粒子是完全不同的东西,在现实生活中我们看到的事物它是实物粒子就是实物粒子,它是波就是波,不可能存在两面性,我们也无法理解即使波又是粒子的事物。
硬币不是正面就是反面,不可能有即使正面又是反面的硬币,事物不是黑就是白,这就是现实的确定性。所以波派和粒派就持续撕逼了百年,不分胜负。
灵异实验:双缝干涉
也许微观世界有它自己的本质,也许它真的跟宏观世界不一样,也许宇宙真的需要两套不同的理论去解释,也是事物真的存在两面性,也就是波粒二象性,而我们只是各执一词、盲人摸象罢了。
那么光到底是什么?科学家决定做一个实验,这个实验可以完美探测波和粒子的不同特性。双缝干涉实验其实特别简单,就是在光源和探测屏幕之间放一个开了两个狭缝的挡板。
然后用光源向挡板啪啪啪发射光子,然后观察屏幕上的呈现。这个实验无外乎两种可能:
光就是粒子,就是我们所说的实物小球,或者是生活中的石子、子弹,当光经过中间的挡板时,大部分的光会被挡住,只有两条狭缝可以允许光通过,并且光在屏幕上留下两道杠。这就是粒子运动的典型特性。
光是波,它可以像水波那样在经过两条狭缝以后发生干涉,波峰和波峰叠加,波谷和波谷叠加,波峰和波谷抵消,最后在屏幕上留下干涉条纹,看起来就像是斑马线。
第一次实验,我们对准双峰发射光束,实验的结果是在屏幕上产生了明暗相间的干涉条纹。这无疑说明,光确实是一种波,可以发生干涉。
这是否就说明波派胜利了?其实不然,上面你是发射的光束,你能不能改成一个个光子来发射。也就是我们上文说的光量子。粒派认为这样铁定是两道杠!
第二次实验:重复做上述过程,一个一个发射光子,起初由于光子的数量很少,在屏幕上出现了杂乱无章的图案,但是当光子数量增多时,神奇的事情发生了,屏幕上开始显示出了干涉条纹!
到这里先不谈波粒之间的竞争,因为出现了一个全新的问题,我们知道要想产生干涉条纹,必须得有两个波进行干涉,这就是为什么要开双峰的原因,但缝的话任何波都不会产生斑马线。
但是一个一个发射光子,单个光子要么经过右狭缝、要么经过左狭缝,单个光子在和谁发生干涉?难道它同时经过了双缝,并且和自己发生了关系?所以说波粒之争的事情在双缝实验上变得越来越复杂了。
如何解决这个问题?科学家想到了一个办法,我们可以在左右狭缝后加上光电探测器,来看一下单个光子到底是通过了哪条狭缝,还是它会分身分别经过了两条狭缝?
这里需要注明一点:观察粒子经过哪条狭缝这个实验,历史上使用的是电子而不是光子,因为我们可以向电子发射光子来进行探测它到底经过了哪个狭缝,而光子本身我们无法去探测,所以使用光子的实验我们本身也做不出来,不过这不影响我们的思想实验。
第三次实验:还是以点射的方式发射光子,探测的结果是,光子要么经过左狭缝,要么经过右狭缝,并没有分身,也没有同时经过两个狭缝,光子还是一个一个的粒子。
这时波派和粒派都松了一口气,这说明光子具有波粒二象性(其实粒子的性质也在光电效应上得到了证实),它即使波也是粒子,处在两种状态的叠加态,微观世界还真是诡异,粒子处在混沌的两面性。
但是到这里真正刷新人们三观的灵异事件发生了。
我们不就是探测了一下光子到底经过了哪个狭缝,居然导致了屏幕上的干涉条纹消失了,变成两道杠。这说明我们的观测行为导致了光子的状态发生了改变。
这也意味着我们的观测行为,影响了结果。这听起来十分的玄学,难道我们看不看一个事物能够改变它的最终状态。
观察者效应
微观世界毕竟离我们很远,我们无法体会到这件事道理灵异到了哪里。下面我就举个宏观世界的例子。足球这项运动看过吧。
足球运动员射球的一瞬间这个球进不进和足球当时所处的位置、运动员发力的大小和位置、风速等等这些物理因素有关,只要经过足够精细的科学分析,我们就能判断出这个球到底能不能进。
但是唯独没有关系的就是你当时有没有看这场比赛,你看与不看都不妨碍球是否能进。但是微观世界的实验告诉我们,球进与不进这个结果和你有没有看球有关。
这简直令人发狂,不可思议。尤其是当有些人给观察者这件事上加入了人类的意识以后,整件事情就变得更加的诡异了。
被搬倒了几千年的唯心主义差点复活。人类的意识可以改变宇宙的状态。
以上的实验都是在光子经过双缝的时候我们对其进行了观测,导致了光子的叠加态坍缩到了单一的量子态,表现出了粒子的特性。
那么我们这次让光子首先经过双缝,在它经过双缝的时候应该会保持原有的叠加状态,我们这时在以非常快的速度加上探测器,那么结果会怎么样?
不论我们加上探测器的速度有多快干涉条纹都会消失。反过来,一开始有探测器,只要在最后的一瞬间撤掉探测器,干涉条纹就会出现。
这次实验类似于惠勒的延迟选择实验,光子貌似是事先已经知道了我们要对它进行探测,在经过双缝时就表现出了粒子的特性导致干涉条纹消失。而我们只要停止观测,光子在双缝处又开始与自己发生干涉。
反过来说,我们未来的选择,决定了光子最初的状态!因为光子做出选择在先,我们观测在后。
在微观世界中,因果律貌似也失去了作用。这就是量子力学的世界,这就是微观世界的诡异和恐怖之处。
哥本哈根诠释
双缝干涉实验包含了量子力学中的三大基本原则:叠加态、不确定性、观察者。
叠加态是微观粒子的本质,一个粒子可以处在不同状态的混沌态,它具有多面性。以光子来说它就是波粒二象性。一个光子可以同时处在左缝和右缝这两种路径的叠加态中,可以同时穿过两条狭缝,并于自己发生干涉。
不确定性原理,也称为测不准原理,在微观世界中我们宏观世界中科学准确的预测性完全不起作用,微观粒子的行为只满足概率统计,我们不能准确的同时知道一个粒子的位置和动量。
这两个物理量的测量误差的乘积一定大于某个值,也就是说,如果我们准确的知道了一个粒子的位置,那么它的动量可能会是0到无穷大,变得十分不确定。
而在单个发射光子的时候,这个光子到底会落在屏幕的那个位置,我们无法准确的知道,只能说出它出现在某个位置的概率是多少。这一点和宏观世界有着本质的区别,需要用不同的理论去解释。
测量这件事会导致微观粒子的波函数发生坍缩,也就是从混沌的叠加态转变为确定的状态,例如,我们对光子(电子)的观测就导致了光子从叠加态坍缩到了粒子态。这样也会导致光子不能神奇同时处在两个路径的叠加态中,只能选择一个单一的狭缝经过,从而导致干涉条纹消失。
那么这跟人类的观察有何关系?
观察这个行为确是具有人为的因素,貌似是人的因素导致了量子态发生坍缩,导致结结果发生改变,甚至导致未来决定过去。
但是观察这种行为是怎样发生的呢?上文我已经提过,历史上对双缝实验的观察我们无法用光子做出来,而使用的是电子,因为在我们观察的时候,我们要想获得粒子的信息,就必须要使用另外一个粒子和其发生相互作用,来反馈给我们。
你想一下我们如何去观察电子?是不是要向电子发射一定能量的光子,当光子在被反射回来时,我们才能知道电子的状态。
没有这种交互作用,也就没有所谓的观察!但是这个测量的过程就会导致电子的状态被限制单一的状态中,换句话说,当电子穿过狭缝时,我们强迫电子与光子发生相互作用,正是这个过程导致电子波函数的坍缩。
所以说观察行为也是一种量子行为。跟人类的意识没有任何关系。
双缝实验靠谱吗?
我用不严谨的语言举个例子:假设我是这个实验中的一个粒子(光子、电子、碳60等),实验开始后,我从其中一条缝穿过去,真真切切的感受到了。可是后来却发生了以下事情:
1、相同条件下,再做一次实验,我可能从另一条缝穿过去。
也就是说:确定的因,产生不确定的果。只是,那个果是有一个概率分布的。哪怕我一头撞在墙上,还有一定概率穿墙而过。世界观第一次崩塌!
2、相同条件下,再做一次实验,被观察及没被观察,结果不一样(波性和粒子性)。
也就说:这个不确定的果,还跟被观察者有关系(严格来说只需发生“信息传递”就算“观察”,不一定需要人类参与),这不是赤裸裸的唯心主义吗?世界观第二次崩塌!
3、在1979年,普林斯顿大学纪念爱因斯坦诞辰100周年,物理学家约翰·惠勒在会议上首次提出“量子延迟选择实验”。结果显示,哪怕延迟观察,也会影响过程。也就是说,我已经从某一条缝隙穿过去了。但后面有没有被观察,还会影响我之前从哪条缝隙穿过去!世界观彻底崩塌!这个实验除了证明因果律从确定性变成概率性之后,还想证明将来可以决定过去!
薛定谔的猫彻底打败了拉普拉斯兽!
之后延伸的很多解释的理论更是不可思议。
主流的哥本哈根诠释认为,在观测之前,电子是没有确定的位置的。每个电子都像波一样分散开来,同时穿过两条狭缝,它们相互干涉在探测屏上产生了明暗条纹。但只要观测者试图知道电子是从哪条缝通过时,该观测瞬间将电子的位置“坍缩”至一个点,破坏了干涉的发生。也就是说,观测会导致波函数的坍缩。
为什么有人说电子双缝干涉实验是令人“毛骨悚然”的?
之所以说电子双缝干涉实验令人“毛骨悚然”,是因为电子双缝干涉实验中出现的奇怪现象彻底颠覆了人类以往的认知。在我们传统的观念中,物质的运动是不以人的意志为转移的,换句话说,某件无意识不自主的事情,不管人是否在观察,该发生还是会发生,不会因为人的观察而影响到它,但在电子双缝干涉实验的过程中,这个观念被打破了。实验现象是,人们对电子的观察与不观察,影响到了电子的运动,换句话说,人的主观意识影响到了物质的运动。
可能有些人不以为然,但仔细想一下就会觉得太不可思议了。就好像冥冥之中有一个你看不到摸不着但又确确实实存在的事物在监视着你,并根据你的主观所想去主动改变这个世界。再想下去,都要对这个世界的真实性产生怀疑了。
先给大家说一下这个电子双缝干涉实验吧。其实最初的双缝干涉实验室用光做的:将一束平行的单色的光照射到两条平行的距离很近的细缝上,在后面的挡板上会出现一条一条明暗的条纹,这就是双缝干涉实验。光的双缝干涉实验从侧面佐证了光是一种波。但后来物理学家约恩松突发奇想,用电子做了双缝干涉实验,这本来也没有什么,但实验结果却是出乎意料,电子竟然呈现了和光一样的特性!也就是说电子也是一种波!
由于德布罗意提出的物质波理论,科学家们只能认为电子也具有波粒二象性,这个解释看似十分完美,但所有人都不知道,真正的大招还憋在后面。
到了1974年,某位大学教授对这个实验有了更深的疑问,于是他重新做了这个实验,并在两条细缝两边加装了精度极高的监视器,重新开始实验,这一次出来的结果吓坏了许多人:每个电子都看的清清楚楚,后面的挡板上整整齐齐两条亮纹,双缝干涉消失了... ...
这位教授不信这个邪,他关掉了监视器,这时双缝干涉又奇迹般地出现了,但是当他重新开始监测的时候,双缝干涉又消失了,只能看到一个又一个电子穿过双缝,形成两条亮纹... ...
说到这儿,大家就明白了为什么这个实验如此的“毛骨悚然”了吧,因为在这个实验中,好像有未知的存在在操纵电子一样,就是不让人看到电子干涉那一瞬间发生的事情,这个影响因素就是人的意识,这个在物理学中最不应该存在的词汇。目前的电子双缝实验能够得出来的结论是:你看到干涉图谱,你可以认为电子是波,但当你认为它是粒子的时候,它就是粒子。而或许,真实的情况是... ...
所有的回答都冗长说不到点子上。
问题是为什么毛骨悚然。
毛骨悚然的原因是,这个实验的结果,取决于人是否观察。
也就是说,举个例子。如果你平时放一杯开水,你傻傻盯着它一天,或者用摄影机对着它拍一天,或者直接放在那里一天,既不亲自观察,也不用摄影机拍摄。那么三种情况,第二天开水的结果都一样:变凉。
但是在双缝实验中,三个结果是不一样的。相当于如果你盯着它,一天后水就还是开的。如果你不看它,一天后水就亮了。
这杯水就好像有生命,有意志,知道你在看着它一样。
这已经很可怕了吧?更可怕的是,假如你决定和他谈捉迷藏,偏偏它,人走开用摄影机偷拍它,它仍然仿佛看穿了你的小把戏一样,第二天也是开水。
也就是说,你无论通过什么方式观察它,它都知道你在观察它。
当然双缝实验的对象不是水和它的温度,是光子点子。但它的可怕之处就是这样了:实验结果取决于意志。
谢谢"读闻世界"好友的邀请!
单粒子双缝干涉实验是人类 历史 上得到的最神奇的实验结果之一,它是对与符合物理直觉的宏观世界截然不同的量子世界的一种惊人阐释。实际上,它表明,现实的本质可能完全不是物质的。
从我们最熟悉的说起:
我们可以想象一只橡皮鸭,它在水中上下摆动,引起周期性的涟漪向外扩散。一段距离外,波纹碰上一道中间切有两条缝的障碍物。大部分水波被阻挡,但水波仍然会穿过两处缝隙。当新波纹开始叠加,便形成了新的相互干扰后的波纹。这是因为在一个缝隙波纹的波峰刚好碰撞上了另一个缝隙处的波峰,导致了更剧烈的高峰;两个低峰的波谷叠加也导致了更剧烈的下沉。科学上将这种现象称为“相长干涉”。
但当一个波峰与另一个波谷相遇时,它们会相互抵消,水面齐平——这是“相消干涉”。所以我们得到了起伏或平静水面的交替变换。
托马斯?杨在1801年首次观察到了光的双缝干涉:一束光经过两条窄缝后在接收屏上产生了数条明暗条纹,屏幕上交替出现了“相长”和“相消”干涉的区域。只要有两个以上的光子,便会出现干涉条纹。
各个光子分别穿过两个缝隙,然后在缝隙后相互干涉,进而形成干涉条纹。这时,将会看到所有物理学中最不可思议的实验结果之一:在每次只发射一个光子情况下,干涉条纹仍然会出现。
也就是即使只发射一个光子,它也会同时通过两个狭缝,出现独自相互干涉现象。实验者曾经装上探测器来观测一个光子到底从哪个缝隙通过,获得它的路径信息,此时干涉现象却消失了。如果拆下探测器再次发射单个光子,干涉条纹就会再次出现。
直到1987年,科学家在一次实验中发现,如果只获得部分粒子路径信息,干涉现象(图样)就不会完全消失。这就是 “量子擦除实验” (双缝实验的变版):只要测量时不过度搅扰到粒子运动,干涉条纹就会随机改变或恢复。
另一个双缝干涉实验的变版是 延迟选择实验 :通过探测器探测到的路径信息,在光子投射到屏幕上之后,能凭着标记或擦除的路径信息,消除或恢复干涉图象。这时差关系,理论中可延长甚至很久。如标记上了路径信息,光子只通过一条路径;如擦除了路径信息,粒子就又会通过两条缝隙。也就是,观察人现在的行为可决定以前的事,这和传统的理论是相背的。
后来的物理学家Veritasium也进行了这个双缝干涉实验,他惊讶的发现条纹的形成与每个光子能量的传递没有关系,这些条纹是许多不相关的光子最终分布位置。 也就是每个光子都不知道上一个光子的位置,也不能预测到下一个光子的落点,但每个光子都会落在条纹区域内,不会落向条纹区域以外。
20世纪20年代的哥本哈根大学的量子力学先驱哥本哈根认为波函数没有物理本质,而是由纯概率组成。说明双缝干涉实验的粒子只以一种最终包含所有路径的可能位置波存在。只有在粒子被探测时,它位置所走的路径才会被决定。
哥本哈根诠释把这种空间可能性与确定属性间的转换称作“波函数坍塌”。说明了在坍塌前试图确定粒子的位置或属性是毫无意义的,也就意味着宇宙允许所有可能同时存在,但不到最后瞬间不会选择什么真实发生。更令人“毛骨悚然”的是, 这些不同的可能路径或不同的现实会与自身相互作用干涉,使得一些路径成为现实的几率增加而另一些减少。
如果我说上过高中物理的同学都听过这个实验,这话没人反对吧。但大多数同学认为双缝干涉实验仅仅是对光的波动性的证明实验,那时并没有认识到这个简单的实验竟然是二十世纪最经典的实验之一。
实验之前人们认为: 对象是客观存在的,无论以怎么的方式去观测都是不变的,都是客观的存在的样子。
实验之后却发现: 对客观对象的观测竟然会影响到观测的结果,即人的主观意识会影响客观对象的表现方式。
具体来说是这样的:
当两束相干光在同一个时空中相遇时发生叠加,光线投影到白板上表现出有些区域的光波加强,有些区域的光波减弱,这就是光的干涉。
但是如果把白板换成测量装置,来探测每个光子的具体叠加路径,却是做不到的,只能观测到两条细缝。
对此哥本哈根给出的诠释是我们只能观测到光子打出时和到达时的时间和位置,在这中间,如果探测光子的位置就会引起波函数坍塌,光子相干现象消失,也就是主观的观测影响了现象的呈现,这是前所未有的理论,所以是令人毛骨悚然的。
强烈推荐阅读曹天元的《上帝掷骰子吗?量子物理史话》。
书中作者详细的讲了这个问题。
电子双缝实验。这个最简单的实验居然是解决最顶级物理难题的钥匙。他驱使最强大脑们最终发现了量子物理这个领域。
毛骨悚然。对呀,量子物理就是这么惊悚。关于物质和意识,科学界和哲学界争论了几千年。首先,他们都认同物质和意识是截然不同的东西,其次,他们争论的是到底谁决定谁。
好啦,量子物理全给推翻了。
首先,推翻的是决定论。每个人都是因果论者,认为世间万事万物有因必有果,因决定果,没有因就不会有果。量子物理说啦,你不观测他,他处于生与死两种状态的叠加,你只要一观测,他就瞬间坍塌成了生或者是死,就是说,因果倒置啦。
然后,推翻的是物质和意识的界限。意识这种东西摸不着看不到闻不见,物质可以看见摸到闻到,怎么可能一样?现在量子物理说啦,所有物质是元素构成的,元素是由原子构成的,原子是由电子,电子分解到最后是什么呢?是一段弦,对,是一团高纬度空间蜷缩在低纬度空间的弦,准确的来说,是波,在振动,你不观测他,他就在振动,你一观测,他就坍塌成粒子了。好了,所有物质的本质就是波,就是一种振动,就是一段空间。
我的世界观,被量子物理击碎了
谢谢 @读闻世界 邀答。
双缝干涉效应是弥足珍贵的,用不确定原理来解释是不靠谱的,也自然引来大惊小怪。
笔者认为,本题的解释,要把光子与电子的两个自干涉效应一起来分析,原理是一致的。
所谓自干涉效应:1个粒子有双缝干涉现象。据量子论解释说:1个粒子能同时穿过两个狭缝。
量子论的理由是:粒子运动不服从因果律,没有过程轨迹,可同时在任何位置,有分身术。
这是神逻辑。如果非定域论或海森堡的不确定原理不成立,那么如何解释自干涉效应呢?
依我看,根子出在:量子科学家们不清楚“电磁波是物质波的激发效应”这个基本原理。
除此之外,需要“超对称理论”:原子光谱是费米子与玻色子对立统一体中的外延部分。
原子光谱的精细结构表明:核外电子围绕原子核运动,作为永恒震荡的谐振子,激发原子内空间的场介质,产生向外辐射的原子光谱。
原子光谱,是电子与原子核物质波共同激发场介质的产物,是原子全局的外围成分。
以氢原子为例,根据最小作用量原理,可做一个估计:基态电子震荡速度基本稳定在大约v0=2,200,000米/秒,质子震荡速度基本稳定在大约v*=500米/秒。
电子动能激发电磁波,有:Ek=?mv2=hc/λ, λ=hc/Ek,Ek=?×0.91e-30×(2.2e6)2,即:Ek=2.2e-18[J],λ=9e-8[m]=0.9[nm]。
质子动能激发电磁波,有:Ek'=?m'v'2=hc/λ', λ'=hc/Ek',Ek'=?×1.67e-27×5002,即:Ek'=2.1e-22[J],λ'=9.5e-4[m]≈1[mm]。
现实的原子不是一个封闭系统,会受到其他粒子的影响,核外电子与原子核的震荡速度变化多端,这就有了原子光谱的精细分布。
对于多核子的原子光谱,可按外层电子物质波与原子核物质波为 突出代表 来做理论计算。
哥派量子论担心,如果电子绕核运动,需要库仑力提供向心力,而不断释放电磁波,库仑力将很快耗尽,导致电子塌陷到原子核之荒谬。
这种担心是多余的。因为:
①运动本来就是粒子存在的方式;运动是绝对的,否则就不存在粒子的漩涡球之共性。
②电子/质子/光子,只有以光速自旋,才能实现独立的自我,保持固有质量与引力势能。
③自旋产生两极,两极产生轴倾,轴倾产生进动,进动产生震荡或测地线循环。
④原子外部表现的原子光谱,是原子系统的外围成分,亚原子只是移动的电磁波震源。
有一特制电磁波震源或激光发生器,也叫“ 初级震源 ”,其中,核外电子被加速震荡。
假定该电子震荡1周,激发附近场介质,产生1个光子。这个光子相当于“ 次级震源 ”,可看作“ 单个光子激元 ”(exciton)。
这个光子激元,刚刚从发生器出来,就会激发或推压出口处周围的所有场介质,产生大量的n个光子,分布在一个超薄球面,即波阵面。
这“ n个光子激元 ”又激发附近介质,好比多米诺骨牌效应,形成一圈圈的光子波阵面,这就是所谓的电磁波。
显然,1个光子可激发n个光子,n个光子可激发n2,n3...n?个光子。
当大量光子到达“ 两个狭缝 ”时,每个狭缝至少各通过1个光子激元。
这2个光子一旦从狭缝出来,就形成两个一圈圈的波阵面,即:2×(n→n2→n3...n?)个光子。
两个波阵面的大量光子,相互交集、叠加、共振,有波峰与波谷,在“ 后置底屏 ”上,留下明暗相间的条纹。
有一满足光电效应的电子发生器,发射出来的自由电子,作为移动震源,是电子物质波。
这1个电子的物质波,可激发其附近的场介质,产生n个光子激元构成的1个超薄波阵面。
然后依次激发场介质,产生n2,n3...n?个光子。其激发模式是:1电子→n个光子→n?光子。
后来的双缝干涉机制,与单光子的干涉机制是完全相同的。
原子光谱表明,空间充满多频率的光子。原子是“内空间亚原子”与“外空间光量子”——两大超对称成分的统一体。
单电子/单核子/单原子核(物质波)可激发出大量光子,单光子(激元)也可激发出大量光子。
单色电磁波是一圈圈波阵面构成的球面波,不只是一条人们津津乐道的正弦波。
双缝干涉实验大家并不陌生,在上学时很多人还亲自做过这个实验,让一束单色光通过遮光板上两条相互平行的细缝,会在后面的光屏上形成明暗相间的条纹,也正是这个实验为我们证明了光的波动性!而且,我们可以根据光的波长计算出明暗条纹出现的位置! 1 但就是这样一个简单的实验, 到目前为止还有很多无法解释的现象,科学家为了探究双缝干涉的机理,在遮光板上装上了探测器用于观察光子通过细缝时的情形,但不可思议的现象出现了,干涉现象消失了,这次光屏上没有出现明暗相间的条纹,光只选择通过了其中的一条细缝,也就是说光的波动性消失了,但更诡异的是当我们将探测器移开的时候,光屏上再次出现了明暗相间的条纹! 这就是说,我们是否对实验过程进行观察,会对实验结果造成影响,这太不可思议了,无论是根据日常经验还是科学推论,都无法给出合理的解释,对于这种现象,著名科学家薛定谔曾做过著名的假想实验,那就是一直被我们调侃的薛定谔的猫! 虽然针对这种情况,科学家给出了很多不同的解释,比如弦理论,平行世界等,但到目前为止,所有的解释都还只是一种假说,没被实验所证实,基本粒子在微观上特殊的存在形式,确实是让人伤透了脑筋,也让很多人的世界观面临崩塌,但正如屈原所言:路漫漫其修远兮,吾将上下而求索!相信随着人类对微观世界研究的深入,终有一天会解开这个曾困扰我们多年的迷题!
一幅先天八卦图,就是宇宙图谱。任嘛都在这里面.兴奋啥。
老子不耐烦,不跟你们玩,躲开了;
庄子舍不得,进来又出去,呆边看;儒家子弟累成狗,和尚尼姑来忽悠,
穆罕默德没有空,隔壁耶稣总插手。
干实事的少,糊混过的多,这是常态.干成实事的更少,才有了似乎令人佩服敬仰的圣人哲人超人和如今这被称作“科学家”的几个人~~~也仅仅是摸到了一下皮毛而已一一就尖叫兴奋.
.让老子呵呵两声.
那个“二进制”计算机语言,不就是阴阳两极?你要说0101也行;伏羲女娲蛇身交娓图埋了千万年,纽股糖似的召示人类如何生殖繁衍,你才发现是人类基因密码一一脱氧核糖核酸左旋式样?..有他“上帝创造万物”什么事?!有和尚尼姑什么事?!(当然佛家没说人是和尚尼姑造的)。
混沌至今还是混沌,都还在泥塘里乱爬.。有嘛毛骨悚然的.
在物理的世界里,从来就不缺乏追求真相的伟人。
说到双缝干涉实验,首先想到的应该是托马斯?杨的双缝干涉实验,一束单色光经单缝衍射,再经双缝干涉,会呈现明暗相间等我条纹,然而,物理学上早就知道,机械波等我干涉会出现加强、减弱的现象,因此可以得出结论,光是一种波。
继普朗克提出能量子的假说后,爱因斯坦又提出光子的概念。
想必大家都知道爱因斯坦光电效应吧?简单来说,就是一束光照到金属板上,会激发出电子,从而产生电流。但对于某一金属板,并不是所有的光都能使它溢出电子,而是频率大于等于某一特定值得光。
那么问题来了,电子之所以会溢出,是因为吸收了光的能量,如果这样,应该所有的光都会使金属板溢出电子,只不过是时间长短的问题。这也是经典力学所解释不了的内容。
别急,爱因斯坦他老人家自然会做解释。爱因斯坦认为啊:光在传递能量时也是一份一份的,不连续的(普朗克曾提出能量的传递不是连续的),他提出了光子这一概念,即光是粒子,每个光子的能量只能被一个电子吸收,而光子的能量由光的频率决定。好吧,他这一解释,您还别说,真就通顺了。那爱大爷这个实验说明什么呢?对,光是粒子。
那么问题又来了,杨氏干涉实验说明光是波,光电效应实验说明光是粒子,那光到底是什么?没错,光既是波,也是粒子,物理学上把这叫做波粒二象性。
那接下来就要回答题主等我问题了(终于绕回来了),电子双份干涉实验为啥恐怖?
别急,咱还得提一人,这个人叫德布罗意。这哥们就寻思了,光这种东西,非实物粒子,具有波动性和粒子性,那我就猜想,实物粒子也具有波动性。您还别说,真被他猜着了。电子双缝干涉实验完美的解释了实物粒子也具有波动性,想一想细思极恐,你在马路上行走,向前向后运动是以波的形式传递的(我似乎不敢想象这个画面),但这确实是真实存在的,因此后人为了纪念他,把实物粒子运动的波叫做德布罗意波或物质波。
电子双缝干涉,首先来自于光子双缝干涉。证明了光是一种“波”,因为只有波才能互相“干涉”,后来德布罗意提出一种理论,认为任何物质都是“波”,都具有波动性,后来电子双缝干涉实验,证明了这一点。
之所以令人“毛骨悚然”,是因为无论是光子双缝,还是电子双缝干涉,都证明了量子领域的“测不准”原理。
爱因斯坦不是搞出了光电效应嘛?那么“光”是什么东西?为什么特定频率的光照一下那个不知名的板子,那个板子就会带电?光能计算公司是△E=hv,光能和光的频率有关,既然光有频率,那么他就是一种波咯?说对了,某种意义上他就是一种波,可以说什么东西都是波。无线电、红外线、伽马射线、紫外线、可见光都是一种东西,都是电磁波的一种,只不过频率不同而已。频率v越高,能量越大,原子弹爆炸发出的爆炒广岛那玩意儿就是伽马射线,他和太阳光、手机的光、WIFI信号没有本质区别,频率极高而已。
然而,光电效应公式又说了,不是特定频率的光,你照多久都没用,特定频率的光,一个光子就足够激发电子了......等等,你不是说光是一种特殊的电磁波吗,光子是什么东西?爱因斯坦那时候的解释是,光波只能一段一段不连续地被吸收,就和能量子一样,所以被称为“光量子”。
但这不是最终的解释,最终的解释是个颠覆一切的可怕魔鬼。
我们做过双缝干涉实验是吧,既然都能 干涉 了,那么光肯定是波啊,这个不需要解释。解释一下干涉,波其实振动在介质中的传播(当然这个说法最终也不对,光不需要介质)。波不是直线前进的子弹,子弹撞墙了不能继续飞,而波能绕过去,这叫“衍射”。而两个不同的波相遇的时候,会发生干涉,比如你在水中连丢俩石子,会出现两股水波,波峰与波峰相遇,会叠加,波纹更高,波峰与波谷相遇,波纹会削弱,这就是干涉。
那,就是这个样子的。这个初中物理也有。
我们来讨论光的干涉,如果你随便把两个手电筒打在一起,肯定看不到干涉条纹的。只有两列光波的频率相同,相位差恒定,振动方向一致的相干光源,才能产生光的干涉。由两个普通独立光源发出的光,不可能具有相同的频率,更不可能存在固定的相差,因此,不能产生干涉现象。
为使合成波场的光强分布在一段时间间隔Δt内稳定,要求:①各成员波的频率v(因而波长λ )相同;②任两成员波的初位相之差在Δt内保持不变。(这里看不懂可以跳过,意思是普通光源不能做这个实验,但高中和大学实验室的激光器,完美解决了相位差的问题)
实际情况是这样子滴——
这个只能证明一个问题,那就是,广是一种波,波长很小频率很大的波。但为什么说魔鬼出现了呢?下面是见证奇迹的时刻,如果给你一个完美的黑暗房间,不受其他光源干扰,用能发出单个光子的光源做这个实验,光子一个一个地打过去(别怀疑,这个实验条件地球上具备,而且成功了)。
那么我们随便先来十发光子,会在背景墙上发现,光子落得满地都是,乱七八糟,毫无规律,但是我们来个三百万发,再看结果,却发现那么多星星点点如同细沙子的光斑堆成了了一道一道光的波纹?如下——
见鬼了,问题在哪里?问题是——我们是一个一个打出光子的啊,如开枪一样,后一个光子不是智能生物,不可能知道前一位光子的落点啊,他们怎么商量好落脚点的?难道他们之间可以沟通?黑屋子里没有其他光子,单个光子和谁干涉的?和自己?自己干自己?肯定有鬼。
事实上,当光子穿越双孔的时候,我们不知道它到底穿过了哪个孔?有可能是左边,也有可能是右边,他不可能同时穿过两个孔,他不是孙悟空。常识告诉我们,宇宙的选择是确定的,但常识错了。如果我们挡住其中一个缝隙,可怕的事情发生了,干涉条纹消失了。于是薛定谔写出了伟大的薛定谔概率波方程。
他说量子态是一种 概率波 ,有两个状态,可以弥散,可以 坍缩 ,类似于函数的发散和收敛,可以复习一下高中学的“杨氏双缝干涉”,单个光子连续穿越双缝形成干涉条纹,但你无法知道光子到底走的是哪一个缝隙。如果你知道了,就无法形成波动性质的干涉条纹——观察者改变世界——这有点唯心主义的意思,但却是被实验证明的真理。单个 光子是一团概率云,穿过的一瞬间他坍缩了,选择了一个出口而已。后来德布罗意发扬光大,把波粒二象性推广到所有物质上,事实也证明了,电子也可以在晶格实验中产生类似波的干涉条纹。明白了么,兄弟们,你们也是波。
而海森堡提出了“测不准原理”,——粒子的位置与动量不可同时被确定,位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式
,h是约化普朗克常数。海森堡认为——测量这动作不可避免的搅扰了被测量粒子的运动状态,因此产生不确定性。就是说,观察者会影响事件的结果,量子力学范畴中,测量不是只有实验观察者参与的过程,而是经典物体与量子物体之间的相互作用,不论是否有任何观察者参与这过程。说的更唯心一点,那就是“风动,幡动,还是和尚心动?”
量子力学的非主流说法,始作俑着也是海森堡,他用泊松括号做矩阵乘法,得出一个没有意义的物理量——就是那个位置和动量相乘的玩意儿,结果没人看得懂。后来一群学计算机的美国人发扬光大,不承认薛定谔的方程和概率波,说“弥散”和“坍缩”都是胡扯,他们提出 “多世界理论“ ——注意这也不是胡说,这是量子计算机的理论基础!“ 多世界” 不是大家想象中的“平行宇宙”——事实上,他们认为,宇宙只有一个,“多世界”,是宇宙在不同维度的投影。所以不是不确定事件有确定的结果,但是发生在不同的世界,而观察者只看到一个投影世界中的结果。 他们的意思是——光子不是什么概率波,而是一颗子弹,穿过双缝的时候,我们的世界分裂了,平原甲看到光子穿越左边的孔,平原乙看到光子穿越右边的孔,两个世界继续发展下去。
举个例子,“薛定谔的猫”,箱子打开后,猫不是“生”就是“死”,好像从两种状态“坍缩”到一种状态,函数收敛得到一个定值,但“多世界”理论派认为,不是坍缩了,而是世界分裂了,一个世界中的你看到猫死了,另外一个世界的你看到猫活着。如此而已。
电子双缝实验为什么恐怖 证明世界是虚幻而且由意识控制的
双缝实验作为世界十大经典物理实验之一,却令人产生恐惧,那到底双缝实验为什么恐怖呢?因为这个实验,很有可能否定这个世界,亦或者说,这个世界原本就是一个幻象,而我们自己是否真实存在都不一定,也许你认为不可能,但是这个实验却能够证明这一点。
一、双缝实验的原理 电子双缝实验是一种演示光子或电子等等微观物体的波动性与粒子性的实验。微观物体可以同时通过两条路径或通过其中任意一条路径,从初始点抵达最终点,但是路径的程差导致微观物体物理行为的量子态发生相移,产生干涉现象。
二、双缝实验恐怖的原因 双缝实验看起来就像是一个普通的物理实验,但是当你观察这个实验的过程,你就会明白双缝实验为什么恐怖了。电子是以波的形式运动,由于存在干涉,穿过双缝后会出现一道道痕迹,但即使是一个个电子发射,却也同样会发生干涉现象,当科学家想要研究其原因的时候,却发现这种干涉现象又诡异消失了......
单光子双缝干涉实验表明,每次只发射一个光子,发射若干次后,投射面依旧会形成明暗交替的影像,也就是说光子自己与自己产生了干涉,产生了明暗交替的影像。这一事情还没有解决,却发生一件更诡异的事情,当用仪器对双缝进行精确测量,确定光子从哪个缝通过的时候,干涉条纹就消失了。
简单一点说就是,你不去测量,它就会与自身产生干涉,形成明暗交替的光斑,但如果你去测量,它就不会干涉,也不会形成明暗交替的光斑。我们作为观察者,改变了原本要发生的一切。这意味着什么?我们的一个动作,可以决定电子过去的动作,意味着我们没有看电子的时候,它是不存在的东西,当你看它的时候,它就在那里。
科学家将其解释为:因为它居然认为世界是由意识决定的。电子既是一种粒子,也是一种波,具有波粒二象性,在每一个特定的时刻,它只能是其中之一,但这取决于是否有人观察它。没人观察它的时候,它就是波,有人观察它的时候,它就变成了粒子。
用宏观的方式来表述,就是,你明天要去菜市场买菜,你明天去了,那里就是菜市场,你不去,那里就是个洗浴中心。与我们所认为的世界完全不同。你自以为了解身后的世界,但实际上,在一转身的一瞬间,你身后的世界才会变成你看到的世界,但是在你看到它的前一秒,并不是你看到的那样。
电子双缝实验证明了这个世界是虚幻的,所有你看到的一切都不是真实的样子,但却是你生活的样子,世界每一秒都在变化,就在你转身的那一刻,想看你看到怎么样的世界,你就会看到怎么样的世界,因为只是幻象,至于这些幻象究竟是如何存在的,至今还是一个谜,双缝实验的奥秘,也至今无人能懂~~