雙縫幹涉延遲實驗到底驗證了什麼?為什麼說它的結果很恐怖?

2020-12-17 悟空科學

雙縫幹涉實驗,應該算得上是人類有史以來,第一次在科學實驗中遇到的「超自然現象」,正所謂「外行看門道,內行看熱鬧」,普通人看這個詭異實驗大概只能用「玄乎」來形容,因為與實驗相關的每個字都認識,但又被繞的雲裡霧裡看不懂到底是怎麼回事。

實際上,早在1678年的時候,胡克就預言了光的偏振性,以及這裡說到的幹涉現象,因為 「光波動理論」就是在這個時期被正式發表出來,只不過託馬斯·楊在1807年通過衍射實驗證明了這個理論,相當於胡可當時的預言被照進了現實。

而雙縫幹涉延遲實驗又是由約翰·惠勒在1979年提出的一個構想,他是愛因斯坦的曾經的同事,而這個實驗被提出的時機就是愛因斯坦100周年誕辰的時候。正是「電子的決定可以被延遲,選擇通過幾條縫隙可在實際通過雙縫屏幕之後才做出決定」這個說法震驚了當時的學術界。

也就是說,當我們在觀測這個宇宙世界的時候,該行為本身就已經參與了這個創造過程,宇宙的變化因為某種「延遲」使其在被觀察之後才最終確定。當年雙縫幹涉延遲實驗的確震驚了整個學術界,但是,並沒有真的引起科學家們恐慌。其實,震驚還有另一個更直觀的心理映射,那就是大多數人根本不相信這個說法。

即便是到了現在,這也是更多普通大眾的心態,在實驗的過程中,雖然感覺的確是一條光路上還沒有發生的事實,竟然會被另一條明明更晚發生的事實所決定。但是,更多人認為,這個實驗不過是證明了光子也會因為「糾纏狀態」而「選擇」波動性是否消失,以及其量子狀態是否立刻坍縮。

實際上,當其中一條光路做出選擇的時候,同時也就決定了另一條光路的結果是什麼。也就是說,這個看似詭異的實驗結果,與其說是延遲,不如說是選擇,延遲不過是實驗過程為觀察者製造了一種幻覺,單光路實驗時幹涉條紋因為觀察消失並不恐怖,而雙縫後的燈泡沒有顯示幹涉條紋就更不足為奇。

其實,光到底是波,還是粒子,可以說是物理學界的一大爭議問題,而「粒子派」和「波派」這場沒有硝煙的戰爭持續了上百年。前者的觀點認為,粒子就像是一顆顆光滑無比的小球,當你的手電筒打開的時候,就好比是無數個光子朝著遠方射出,而愛因斯坦、牛頓和普朗克這些偉大的科學家都有相關實驗證明了這一點,即:光就是一種粒子。

而後者的觀點則認為:光可以比喻成石頭在河面激起的水波一般,而經典的光學現象幹涉、偏振和衍射都可以從這個觀點來進行證實,並且,赫茲、惠更斯等科學界都通過諸多權威實驗證實了光就是一種電磁波。然而,在物理學界,粒子和波,似乎是完全不同的兩種事物,波最大的特徵是具有連續性,並且可以向四周發射形成整個空間的傳播;而粒子已經是最小的劃分單位,要麼直線前進,要麼靜止的呆在一個固定的位置。

後來,在描述物理行為的時候,終於有了波粒二象性(微觀粒子的基本屬性之一),意思是粒子或量子能夠用波和粒子來同時進行描述,而光就具有粒子和波的雙重屬性。而雙縫幹涉實驗從某種程度來說,其實就在印證光到底是波,還是粒子。只不過實驗結果讓大家都意外了,因為屏幕上的團並沒有按照科學家們預期的那樣顯現,似乎所謂的「攝像頭」決定了這場物理實驗的結果?

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  • 人類最恐怖的實驗,雙縫幹涉實驗,意識決定你看到的是什麼
    那就是,一個光子,經過這兩個縫,還會幹涉嗎?結果,依然可以幹涉。這時候,一個恐怖的實驗,被一個科學家產生了。他突發奇想,如果加一臺攝像機,不就可以看到光子的軌跡了嗎?於是,攝像機,讓整個世界,變得不好收場了。人們吃精發現,在攝像機拍攝的情況下,幹涉並沒有發生。
  • 雙縫幹涉實驗其實一點也不恐怖
    高中學過的雙縫幹涉實驗,N多年後,在知乎和頭條上經常翻到關於雙縫幹涉實驗特別恐怖的文章,大家都覺得這個實驗打破了因果律,我也蠻好奇的。具體內容我就不複製粘貼了,由於實驗者的觀察與否出現兩種完全不同的實驗結果。
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    實際上,量子力學是人類了解宇宙底層邏輯的敲門磚,而雙縫幹涉實驗則是量子力學核心的顯現,下面聊聊雙縫幹涉實驗到底多「詭異」,揭示了宇宙哪些核心?。薛丁格的貓、上帝擲骰子、平行宇宙哪來的?由於量子太過抽象,因此我們把量子現象過渡薛丁格的貓,再回到雙縫幹涉實驗就容易理解了。這是薛丁格給我們理解量子力學的好例子。
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    但理論需要試驗來驗證。物理不是數學,總有不講理的地方。一個牛人跑得跟兔子一樣快,那你能說他就是一種兔子嗎?所以,證明牛人是不是兔子,還需要試驗,起碼你得證明他有四條腿、還有短尾巴。1803年的時候,英國人託馬斯•楊做了著名的雙縫實驗。當時的實驗工具非常粗糙。
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  • 博士說丨為什麼歷史上雙縫幹涉實驗令人細思極恐?
    再後來,又有人認為光還可能是一種波,因為科學家通過實驗發現光線在經過兩條平行的非常狹窄的縫隙的時候,它會變成好多條光線。這叫幹涉,波才有這樣的現象。(假如光是粒子的話,那在它後面就應該是兩條細細的光線。)這個實驗就是19世紀初託馬斯·楊所做的雙縫幹涉實驗,此後的100多年大家也沒有覺著這個實驗有啥了不起。
  • 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?
    既然說「單個光子」 那麼它有運動方向吧?這個運動方向是指向兩個孔正中間嗎?2 如何定義測量?假設實驗用的測量儀器由 透鏡,ccd,電路板三部分組成。我只把透鏡放上去結果會如何?我同時把透鏡 ccd組裝放上去結果會如何?我同時把透鏡 ccd 電路板組裝放上去不通電結果會如何?我同時把所有組建安裝並通電 結果會如何?
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