為什麼說「雙縫幹涉實驗」可怕,它到底蘊含著怎樣的秘密?

2020-12-18 太空記

為什麼說「雙縫幹涉實驗」可怕,它到底蘊含著怎樣的秘密?

為什麼人們總是對細思極恐的「雙縫幹涉實驗」感到十分畏懼,這項物理實驗究竟蘊藏了什麼秘密令人如此不寒而慄?難道詭異的電子雙縫幹涉實驗有著恐怖片一般的觀影感受?實際上,雙縫幹涉實驗之所以令人感到恐怖是因為這項實驗顛覆了數千年以來,人類對客觀世界的主流認知,簡單來說就是,當人類在認識世界、改造世界的的過程中,人們的意識決定著客觀對象的呈現形式,這一結論是不是十分的雷人呢?

在經典科學的認識論與方法論中,人們再一次強調認識活動中主體與客體的分離關係,並指出客體獨立於主體,主體的認識活動甚至無法對客體產生任何影響,千百年以來,這些原則也成為了人類的認識活動的基本原則,後來,還在牛頓等人的推動下不斷「大放異彩」,甚至無法撼動,隨著人類對世界基本認識的不斷深入、不斷擴展,當人們成功的打開了亞原子的大門時,也將一個驚人的秘密揭示,也就是極具裡程碑意義的電子雙縫幹涉實驗,1801年,英國科學家託馬斯揚的光幹涉實驗研究,為人類拋下了一個問題,即光的本質為何物,是粒子還是波?

物理學者們為此展開了爭論,然而,他們的探討僅僅局限於經典物理範疇,1961年,蒂賓根大學的克勞斯約恩松突發奇想後,利用電子進行了意義非凡的雙縫幹涉實驗,從而使得量子領域的潘多拉魔盒釋出了洪荒之力,17世紀,幾何光學之父牛頓建立了經典力學,他認為光是由不計其數個微小粒子組成的粒子流,也就是人們有所耳聞的光的粒子說,這一理論也合理的解釋了光的折射、反射等現象,從而導致隨後的100多年裡,光的粒子說成為了光的正統學說,直到1801年,託馬斯楊完成了光的雙縫幹涉實驗,並在實驗中證實了光是波,因為幹涉僅僅是波的特徵,從而導致光的波動說成功的取代了光的粒子說的地位。

100多年以後,人們在光的波動說中探索到了部分無法解釋的神秘現象,例如黑體輻射、光電效應等,從而導致愛因斯坦、普朗克等物理學家再次將光的粒子說搬回科學的舞臺,幸運的是,隨著量子力學的發展,人類首次指出光的波粒二象性,美國著名理論物理學家費恩曼曾說,雙縫幹涉是量子力學的核心實驗,它甚至包含了量子力學最深刻的奧秘,後來人類在經典力學的光的波動學說中逐漸懂得,雙縫幹涉現象實際上只是對光的波動進行了解釋,甚至不足為奇。

有趣的是,雙縫幹涉在量子力學中,則顯得十分燒腦,它帶來的諸多問題,就連科學家們也表示沒有頭緒,量子力學認為雙縫幹涉實驗中,光是由一份一份的光量子構成,每一份的能量大小為E=hv,h記為普朗克常數,v則是光子的頻率,雙縫幹涉實驗是指,當一束單色光穿過很窄的單縫後再次穿過雙縫時,便會在雙縫後面的屏幕上產生幹涉條紋,這項實驗的神奇之處在於,當人類一個一個的發射光子時,也能夠得到幹涉條紋,當人們將光子置換為電子、分子時,也依然得到了幹涉條紋,該實驗現象表明了一個事實,即單個粒子在同一時間內同時通過了雙縫,這一現象相當於單個粒子被一分為二後通過了雙縫,幹涉期間,它們將再次組成一個粒子落到屏幕上。

然而,這還不算什麼,驚人的是,當人類試圖探測粒子究竟穿過了哪條縫時,例如在雙縫處安置探測器等行為,人們會發現,實驗中的幹涉條紋竟會立即消失的無影無蹤,也令科學家們感到十分費解,因為人類怎麼也想不到,觀察實驗的過程與否竟會影響實驗的結果,愛因斯坦對此表示,難道你不觀察月亮的時候,月亮就不存在了嗎?

當不計其數的頂級物理學家對量子力學的雙縫實驗現象進行全面的猜想時,他們最終找到了合理的解釋,並將實驗進行延伸,引出了薛丁格的貓、延遲選擇量子擦除實驗等,也讓人類逐漸懂得薛丁格的貓這一思想實驗中,貓死與貓活對應了雙縫幹涉實驗中的兩條縫,兩項實驗的本質相同,當人類決斷出雙縫幹涉實驗時,也梳理清楚了既死又活的貓,如此看來,人的意識決定著電子的行為,這也是電子雙縫幹涉實驗給予人類的答覆,這項實驗也一舉拿下了令人頭皮發麻的十大物理實驗的首榜,至此,你還天真的認為鬼魂僅是迷信嗎?感謝觀看本期,我們下期再見。

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  • 「可怕的」雙縫幹涉實驗:世界還是你看到的那樣嗎?
    在這種更廣義的實驗裡,微觀物體可以同時通過兩條路徑或通過其中任意一條路徑,從初始點抵達最終點。這兩條路徑的程差促使描述微觀物體物理行為的量子態發生相移,因此產生幹涉現象。「可怕的」雙縫幹涉實驗及其延伸雙縫幹涉實驗假若光束是由經典粒子組成,將光束照射於兩條相互平行的狹縫,則在探射屏應該會觀察到兩個單縫圖樣的總和。
  • 物理學家的夢魘:雙縫幹涉實驗,為什麼該實驗讓科學家感到恐怖?
    典物理學vs量子力學 如果要評選科學史上匪夷所思的實驗,那麼這個桂冠大概率屬於雙縫幹涉實驗,它就像是物理學家們的夢魘一樣,一直困擾著物理學家。那雙縫幹涉實驗到底是一個什麼樣的實驗呢? 要了解這個問題,我們首先需要了解一下什麼是經典物理學。
  • 恐怖的雙縫幹涉實驗——20世紀物理學的靈異事件
    雙縫幹涉實驗,著名的光學實驗。經典的楊氏雙縫實驗,就是從從兩個狹縫射出的波,因為振幅和相位在空間的分布不同,相位相同的區域,振動加強會形成明亮條紋,相位相差π的區域,振幅相減,會呈現暗條紋,因此屏幕上會出現明暗相間的幹涉條紋。
  • 顛覆三觀的雙縫幹涉實驗,最靈異的科學實驗
    從20世紀講起,當時物理學家們開始糾結一個問題,光到底是波還是粒子?一部分人認為光是跟水波紋一樣的波?另一部分人認為光是粒子,由一粒粒光滑的小球組成。為了找到真相大家決定做一個實驗,這個實驗就是轟動一時的雙縫幹涉實驗。
  • 什麼是雙縫幹涉實驗,這個實驗有什麼意義?未來會如何發展?
    實操的雙縫幹涉實驗有沒有可能 因為有了測量(物質之間的相互作用),使得光子失去了波的特性?在宏觀世界(我的看法不一定準確)波其實是有載體的。比如水波的載體是水 空氣中聲波的載體是空氣 鋼管中聲音傳播載體是鋼管。光的波粒二象性,有沒有可能粒子是它波動特性的載體?
  • 為什麼當年雙縫幹涉延遲實驗讓科學家感到恐怖?
    雙縫幹涉實驗是個啥,為啥讓科學家麻頭皮雙縫幹涉實驗是為了證明光到底是由波組成的,還是由粒子組成的這一物理學史詩之爭。無論光到最後被證明是由波組成的,還是由粒子組成的,都能幫助科學家更深刻地了解宇宙本源。
  • 「雙縫幹涉」實驗,細思極恐
    或者說是因為在宏觀現實世界中,有太多的眼睛在觀測著你,所以你一直保持原形態。這就涉及到了光的"雙縫幹涉實驗"。「雙縫實驗」是什麼?當我們把一個個小球從一道縫噴射出去時,屏幕上會出現了一個個彈痕組成的柱形。當一道縫增加為兩道時,就是兩個柱形,這是小球的粒子性。
  • 雙縫幹涉和量子糾纏為什麼恐怖?為什麼說世界或許是被模擬的?
    水波具有波的某些性質一、雙縫實驗託馬斯·楊(Thomas Young)實驗,也稱雙縫實驗,吸引了許多科學家投身於量子力學楊氏雙縫幹涉實驗為了深入研究,科學家將一個個電子依次射向目標,奇怪的是,幹涉條紋仍然出現在了屏幕上,就好比一個電子分裂成了兩半,然後相互幹涉形成條紋。
  • 人的觀察能夠影響結果,匪夷所思的雙縫幹涉實驗揭示了什麼奧秘?
    雙縫幹涉實驗最早由託馬斯·楊於18世紀初提出。一束單色光,穿過兩條平行的狹窄雙縫,會在光屏上投射出明暗相間的幹涉條紋,這就是雙縫幹涉實驗。該實驗起初僅僅證明了光具有波動性,可在之後卻顛覆了人們對世界的原有認知。
  • 科學家們的集體靈異事件,雙縫幹涉實驗,傳達了什麼結果?
    從最初的地心說到現在的日心說。到今天為止,對於這個世界的了解已經遠遠超過了先人,科學家可以利用現在已經掌握的規律,對世界上大部分現象進行科學的解釋。不過,雖然宏觀世界的規律已經掌握了一些,但是在微觀世界當中,科學家仍然是一個門外漢,無法窺探在微觀世界當中的規律,是否與宏觀世界相一致。在沒有研究微觀世界之前,對於這個世界的了解,都是建立在現實的確定性。
  • 探究雙縫幹涉實驗的本質,為何量子學家要刻意迴避人意識的作用?
    量子講堂第六期,在量子力學中有一個著名的電子雙縫幹涉實驗,電子雙縫幹涉實驗的結果使整個物理學界乃至哲學界對於人的意識與物質的關係陷入了更加深入的思考,意識究竟是依託於物質而存在?還是意識可以影響客觀物質?
  • 雙縫實驗證明未來可以預測?為何科學家很恐懼實驗結果
    光的雙縫幹涉實驗很多人都知道,但是如果在雙縫幹涉實驗量子糾纏中加入量子糾纏,實驗的結果就會讓人感覺到恐懼。因為,光子仿佛可以預測未來,並且光子像一盒程序一樣會判斷。雙縫幹涉實驗首先將光的雙縫幹涉實驗簡單的複習一下,準備有兩個縫隙的紙板,讓一束光通過這兩個縫隙,如果光和我們的聲音一樣是波,那麼紙板背後的牆上應該出現因為兩個縫隙幹涉明暗條紋。可是在光電效應中,光的特性應該是和電子一樣是粒子,紙板上應該出現兩個聚集的光子帶,而不應該發生幹涉,一個光子怎麼可能同時穿過兩個縫隙。
  • 對雙縫幹涉實驗的再思考
    這就是為什麼在雙縫實驗中,只有當我們對量子進行觀測時,量子才會失去幹涉現象。因為觀測導致量子的波動性收縮,凝聚成粒子了,而在觀測之前量子以波的形式存在,故而可以同時通過雙縫。惠勒的延遲實驗也同樣是由於此導致的,但由於人們先入為主的認為量子從產生的那一刻就是以粒子形式存在的,才導致了對後面一系列現象解釋上的無力。
  • 量子力學的精髓問題和回答,都集中在電子雙縫衍射實驗中!
    量子力學的精髓問題和回答,都集中在電子雙縫衍射實驗中!那麼該如何理解,如何回答這個問題呢。好了,回到我們的題目,電子雙縫實驗該如何理解和解釋?就是說,我如果認為世界是確定的,就必須給出一個確定性的解釋。現在我們來了解一下什麼是電子雙縫衍射實驗。如圖所示,為費恩曼設想的理想單電子幹涉示意圖。最左側為電子槍,1和2為兩條狹縫。
  • 小馬物理講義:光學第三節《光的幹涉》
    那麼光的本質到底是怎樣的?我們來梳理一下光學的發展歷史。17世紀已經形成了兩個對立的學說,一種是微粒說,以牛頓為代表,認為光是一種微粒,認為光是小球樣的一個個微粒。另外一種以惠更斯為代表,認為光是一種波,稱為波動說。但是無論是微粒說還是波動說,都沒有實驗依據。靠著牛頓的威望,這一段時間微粒說佔上風。
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    做好演示實驗.讓學生通過觀察白光的雙縫幹涉和單色光的雙縫幹涉加深知識的理解.   關於演示實驗的教學建議   (1)演示實驗可以用雷射光學演示儀、實驗時使雷射束的行進方向正對學生的觀察方向,用毛玻璃屏接收幹涉條紋.讓光屏到雙縫的距離保持一定(L不變),讓光束通過不同間距(d)的雙縫,可觀察到屏上的條紋間距不同,d大的條紋間距窄,保持d不變,使雙縫到屏的距離增大,則條紋間距變寬.
  • 讀科幻小說《雙宇》解密雙縫幹涉試驗的本質
    科幻小說《雙宇》是一部科幻巨作,主要不是因為它的篇幅或者故事,而是它的裡面蘊藏了無窮的智慧,這個核心便是雙宇論。好吧,我們就正式進入雙宇論的內容,第一步重點要說得是宇宙由那些東西構成,即宇宙由什麼構成。此外,我們今天還將用雙宇論解密雙縫幹涉試驗,這個試驗一直屬於未解之謎。當然,今天也會有一個顛覆性的科學結論,做好心理準備吧。
  • 一個普通的科學實驗,揭示的現象卻無比詭異,還顛倒了因果關係
    高中物理有個實驗,理科生應該清楚,叫做雙縫幹涉實驗,它就是這種「隨機性」的代表。而實驗結果揭示的現象,足以讓人懷疑整個宏觀世界。起初科學家用的是蠟燭,選擇光子作為實驗對象,後來改成了電子,我們就用電子雙縫幹涉實驗來說明一下。先用儀器釋放出電子束,讓它穿過兩道平行的縫隙,再投影到後面的探射屏上。探射屏會出現大量幹涉條紋,這說明電子表現出了波的特性。
  • 量子科技到底是什麼?一個很簡單的科學實驗,顛覆所有人的認知
    量子科技領域這些年來一直都是中國重點研究的科技領域,前段時間誕生的九章計算機,就是一個量子計算機,計算速度是谷歌公司「懸鈴木」的一百億倍,他的出現讓中國打破了美國在該領域的霸權地位,不過同時大家也有一個疑問,量子科技到底是什麼?下面一個很簡單的科學實驗,顛覆了所有人的認知。