双缝实验为什么恐怖

发布时间:2020-11-13 17:52:30

双缝实验为什么恐怖,不太了解也没关系,课考拉整理了下面的一些内容,一起看看吧。

双缝干涉实验恐怖在哪?本人对该实验涉及的科学知识基本上一窍不通,所以请通俗?

你观察一只飞行中的蚊子时,尽管它不停的飞来飞去,让你眼花缭乱,但实际上它在每一个时间点里只会出现在一个位置,这就是粒子性。波动性的现象也简单,你往平静的水平扔一颗小石头,当它落入水中的时候所产生的涟漪就是波动性,而当你连扔两个小石头的时候,当它们产生的波纹互相接近时,就会产生波的干涉现象。

在我们的常识中,我们观测到的现象,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。

“双缝干涉实验”就是为了演示微观粒子的波粒二象性而做的实验。其具体方式为:连续发射单个的电子穿过有着两条缝隙的障碍物,最后这些电子会落在用于观测的屏幕上,以便于观察,在重复了很多次的这个过程之后,其实验结果如下图所示。

我们可以看出,这个实验结果显示出了干涉现象,也就是说电子在运动过程中表现出了波的性质,它能够以波的形式同时穿过两条缝隙,并且“与自己产生干涉现象”。看到这里,你肯定会认为这并没什么“恐怖”的,别急,我们接着讲。

虽然我们无法直接看见电子,但是可以通过感应装置来观察它,为了搞明白电子在这个过程中的运动轨迹,研究人员在两个缝隙上都安装了能够观察电子的感应装置,这样我们就可以知道,电子到底是通过了哪一个缝隙。

然后诡异的事情就发生了,当研究人员安装了感应装置之后,再次进行双缝实验时,他们惊奇的发现,电子的干涉条纹消失了,不管发射了多少个电子,它们都只表现出粒子性。而当研究人员移除了感应装置,电子的干涉条纹马上就又出现了!这个实验的结果让科学家非常困惑,为了保证电子的运行轨迹不被干扰,研究人员使用了摄像机来对电子进行观测,但其结果还是和以前一模一样。

“好吧,既然这样,那么我在确定你通过了缝隙之后,再来拍摄你总可以了吧?”研究人员这样想到,于是就有了“延迟双缝干涉实验”,其过程是这样的,当研究人员通过高科技手段确定电子处于“已经穿过了缝隙,但是还没落在挡板上”的时候,马上用摄像机来观测电子。然而令研究人员目瞪口呆的是,这个实验的结果依然和之前的实验结果相同!

研究人员并不甘心,他们又做了更高级的“量子擦除试验”,这次他们的实验对象是光子。这个实验利用了光子的偏振性以及量子纠缠原理,他们在两个缝隙上安装了不同的介质,当光子通过某个缝隙的时候,由于介质的存在,它的偏振性就会发生改变,如果这个光子是与另一个光子处于量子纠缠态的话,那么另一个光子的状态也会发生相应的改变。

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!

关于“双缝干涉实验”还有很多的升级版,这里就不一一描述,但是这些实验的结果都是一样,即微观粒子就像是一个个有思想的、无所不知的精灵,当没有观测者的时候,它们是一个个波函数,而当它们知道有人在观测它的时候,它们马上就只表现出粒子性,从不例外!

“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”的形式呢?

这种问题想多了,人会变成“神经病”的,也许这就是“双缝实验”的恐怖之处吧!

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为什么当年双缝干涉延迟实验让科学家感到恐怖?

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。微观粒子的形态取决于人的观察,被观察的时候呈现出粒子的状态,不被观察时呈现波的状态,微观粒子就像有“生命”一样可以感觉到人类的存在,因此双缝干涉延迟实验才让很多人感到恐惧。延迟实验很可怕的,不单单是因为观察者效应,更重要的是他所反应出来的是在微观世界里,果能改变因,就像未来能改变过去一样可怕。

本来的观察结果认为光具有波粒二象性,单独发射一个光粒子却可以神奇的自己对自己产生双缝干涉。就是说一颗光粒子却诡异同时通过了两条缝,可是更诡异的是如果这个实验过程被摄像机记录的话那么双缝干涉就不会产生,单独发射的光粒子每次都老老实实的通过对准的那一条缝。若是没有摄像机记录我就同时通过两条缝你说气人不?后来狡猾的人类又想了一个办法。开始先不打开摄像机等光粒子同时穿过两条缝,这时候双缝干涉已经形成再打开摄像机,这次你跑不掉了吧。吓着科学家的事情这时候真正发生了,本来已经产生的双缝干涉突然消失了,光粒子又神奇的变成了只通过一条缝。这简直逆天了,等于说已经发生的事实被摄像机一记录结局突然被改写。时空顺序在这一刻已经错乱,刚刚发生在眼前的历史事件结果居然被观察改变掉了,这真的让人无法接受。

20世纪初,物理学界对于光的波动学说和粒子学说已经争论了几百年了,爱因斯坦联合普朗克一起提出了光量子学说,人们开始意识到光同时具有波动性和粒子性的双重性质,也就是说光在传播过程中呈现波的形态,与物质相互作用时呈现粒子形态,这种被称为“波粒二象性”的解释得到了物理学界的一致认同。

后来科学家们利用杨氏双缝实验,在点光源后面放一张拥有两条狭缝的纸,这时候点光源的光穿过狭缝就会变成一串明暗交替的条纹,这便是证明光量子学说的干涉条纹。

在证明光拥有波粒二象性之后科学家利用电子也进行了双缝实验,发现电子等微观粒子同样具有波粒二象性,随着技术的进步,科学家们开始用仪器发射单个电子来进行双缝干涉实验,这时候发生了第一件怪事:单电子双缝实验的结果竟然和之前的电子双缝干涉实验结果完全相同。

之前的电子双缝干涉可以产生明暗交替的条纹,单个电子竟然也能产生干涉条纹,但仪器明明就只发出了一个电子,它能和谁干涉呢?这个结果就像是一个足球同时进了两个球门一样匪夷所思,科学家们下定决心要揭开单个电子干涉条纹的秘密,于是就有了更加匪夷所思甚至恐怖的“双缝干涉延迟实验”。延迟实验的精髓就在于记录电子在穿过双缝后的样子,由于只有单个电子,所以它穿越任何一条缝隙都能被直接看到,因此屏幕上的波态干涉条纹消失了,取而代之的是粒子态的痕迹,而一旦把记录电子轨迹的机器关闭,那么明暗条纹就会马上出现,一旦开启机器明暗条纹就会马上消失。

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。

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。

这个实验就是说光具有波粒二象性,当你不观测时,它是波,会产生干涉条纹,当你观测它时,它又变成了粒子,没有干涉条纹!光到底呈现什么特性,取决于你是不是在观测它!实验非常诡异,就仿佛一个个的光子都有意识!知道有人在研究它,不让你深入研究!

我是这样认为的:由于光的速度极快可以穿越时空,因此它在可以同时存在于平行时空中,同时穿越两条缝形成干涉。而一旦进行观察,只能剩余一种穿越方式,其余平行时空消失。因此,意识能够决定平行时空的开启或关闭。空即是色,色即是彩!好比说我现在决定从床上起来,那么我躺在床上的其余平行时空都将被关闭。综上所述,光的干涉,是光的速度能够为我们展示所有平行空间,若加以观测就是我们选定了其中的一个平行空间。一点拙见,欢迎批评!

我是@鲸彩666,一个相信科技是第一生产力并追逐当下热门科技的人。我将努力第一时间跟大家分享和剖析精彩科技!欢迎大家留言讨论哦。










在量子双缝实验中,开了两条狭缝的挡板是什么材料做的,它不会被电子穿透吗?

本人没有做过该实验,但猜想对于电子工程系的学生应该没有什么难度吧,挡板肯定不能吸收电子,也不能吸附电子,否则就玩完,可以试一下绝缘体或带负电位,排斥电子的金属薄片,类似电子管的栅极,供参考。

以上就是关于双缝实验为什么恐怖的详细介绍,更多与此有关的内容,请继续关注课考拉,希望本文对你有所帮助。

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