双缝实验为什么恐怖?单粒子双缝实验评测

2018-09-23 20:30:22 来源:www.tanmila.com 作者:选择作者

  双缝实验又称杨氏双缝干涉实验,是全球经典光学实验,双缝实验一种让大多数科学家都上脑筋的实验,而且还很恐怖,它能通过眼睛让你对所观察到的事物产生怀疑。小编为大家讲解下什么是双缝实验,双缝实验为什么恐怖及单粒子双缝实验评测!

  什么是双缝实验

  在量子力学里,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。双缝实验是一种“双路径实验”。在这种更广义的实验里,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。

  这两条路径的程差促使描述微观物体物理行为的量子态发生相移,因此产生干涉现象。另一种常见的双路径实验是马赫-曾德尔干涉仪实验。双缝实验还被列入了世界十大经典物理实验之中,但是有人却认为双缝实验十分的恐怖,双缝实验为什么恐怖呢?接下来我们往下看~~

  双缝实验为什么恐怖

  双缝实验是在单缝实验上增加了一个同样宽度和平方的通道。

  一、【单缝隙】一次只发射一个电子情况下,在电子发射器和接收屏之间设置的单缝隙隔板会让电子从固定位置通过,并在接收器上形成但图形投影。

  二、【双缝隙】在电子发射器和接收屏之间设置双缝隙板,还是在一次只发射一个电子的情况下,电子通过双缝隙板,理论上,电子通过任何一个缝隙,并在接收器上形成一个投影,但是实验结果并非如此。电子发射后,会在接收器上形成多组成像,这就非常奇怪的,电子怎么会自己干扰自己的波。

  三、【观察者】于是我们在双缝隙板位置设置一个电子观察器(即:观察者),观察电子在通过双缝隙板的过程中是怎么出现自我干扰的。但是恐怖的就在这里。一旦设置观察者,电子的自我干扰将会消失,但是观察者本身只是一个监控器装置,除了监控实验过程,没任何作用。而取消观察者后,电子又将出现波形干扰。

  四、【困惑】在没有观察者的时候,电子是否被某种力量干扰?为什么加入观察者后这种干扰就消失了?为什么电子能够察觉观察者的存在?这是不是代表有高科技文明能够控制电子并且对人类的实验进行干扰?平行世界是否存在?

  单粒子双缝实验评测

  大家知道了光也会产生干涉图,而且这很正常,因为它表现了它(光)是波的特性(既然水波能产生干涉图,所以自然光波也会产生干涉图了)。但是对于单粒子双缝实验很多人都感到匪夷所思。

  我们要知道的是,光子组成了我们所见的光,而光子是由不可分割的一小束电磁能量组成,所以每个光子都是一小段波,并且不可再分割成更小的部分了。

  这意味着什么呢?

  每个光子必须决定要穿过的是哪一条缝隙,而光子本身无法分成两半后再拼接起来,这么说来只要有两个以上的光子,理论上出现干涉条纹就应该不是问题了。例如,将两个光子分别射入挡板的两条缝隙,理论上它们就会在缝隙后进行干涉,最后形成干涉条纹。

  而每个光子都在前面屏幕上的特定位置都能被检测到,它们的能量都传递在一个点上,所以都能表现出特定位置的粒子性。

  但令我们匪夷所思的事情来了,在实验每次只发射一个光子时,不断发射多次后,前面的干涉条纹依然会出现!这太诡异了。

  这里要知道的是:每个光子把全部能量倾注于一点,条纹与每个光子的能量如何传递没关系,条纹是许多完全不相关的光子的最终位置分

  

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  为什么会是这样的呢?

  实验中,我们知道的是,不断发射的光子都不会知道它们前后的光子落点会在哪里。但是好像每个光子都知道它们落点最可能会在哪个区域,或者更像是它们都知道穿过两条缝隙会产生干涉条纹,所以它们才根据这个选择屏幕上的落点。

  但是而后的实验证明,不止是光子具有这样的现象,其它粒子同样也是!

  不断发射单个电子,同样也能在屏幕上产生干涉条纹。甚至后来用到了整个分子,同样能观察到干涉条纹。还有其它的大分子,结果显示它们都能在特定条件下观察到双缝干涉条纹产生。

  到这里,物理学家们不得不承认,不管是光子,电子,还是分子等,它们好似都是以某种波穿过了两个缝隙,然后它们又和自己干涉形成干涉条纹。

  只不过在单粒子双缝实验中,图形的峰值显示了粒子更有可能出现的区域,它们看起来像一个可能的不确定自己位置的波。但是又由于某种原因,它们在某些地方又选择了一个确定的位置,所以就产生了干涉条纹。