【微观世界】为什么说双缝干涉实验恐怖?到底恐怖在哪里?( 三 )
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 。
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