最詭異的物理實驗,物理學的盡頭是玄學?

2020-12-05 默契小甜瓜

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愛因斯坦是世界上最偉大的物理學家,在物理學做出了巨大的貢獻。但是真正使愛因斯坦獲得諾貝爾獎的卻不是他著名的狹義相對論和廣義相對論理論,而是他成功解釋了光電效應。愛因斯坦認為光是一種電磁波,同時光也是一種粒子——光子。這樣,就成功解釋了光電效應。於是,著名的光的波粒二象性理論就形成了。

在愛因斯坦用光的波粒二象性成功解釋了光電效應之後,另一位著名的著名的物理學家德布羅意根據愛因斯坦的理論,既然光這種電磁波具有粒子性,那麼常規意義下的粒子(電子、原子等)是不是應該也具有波動性。於是德布羅意就提出了著名的物質波理論 ,德布羅意認為,不僅僅是光才具有波粒二象性,任何粒子都具有波粒二象性 。德布羅意預言電子也會存在某種波動性,他將這種波稱為電子波,認為電子雙縫衍射也能類似於光一樣產生明暗相間條紋(雙縫衍射實驗是典型的驗證波的實驗)。

於是,人們開始做電子的雙縫幹涉實驗,發現德布羅意的理論是正確的。但是此時一些認為電子是粒子的人認為這並不能說明電子的波動性,只是電子以一定的概率通過了其中的一個縫,因為電子通過不同方向的概率不同,很多粒子疊加後就形成了明暗相間條紋。

於是,人們減少電子的個數,讓電子發射器每次只發射一個電子。並觀察電子的雙縫幹涉結果,發現電子每次只在屏幕上打出一個亮點,但是多次重複之後,電子就能形成明暗相間條紋。但此時堅持電子波動學說和電子粒子學說的人依然爭論不休,都認為自己的理論是正確的,並且都能解釋這個實驗結果,誰也不能說服誰。

於是人們又在雙縫的旁邊各安裝一個電子觀察裝置,看一個電子是不是每次只能通過一個縫,如果是,則說明電子是粒子,如果一個電子能同時通過兩個縫則說明電子是波。接下來就是最詭異的時刻,人們發現在觀察的時候,電子確實只通過其中一個縫,並且不會形成明暗相間條紋。但如果我們不觀測,則電子又會出現明暗相間條紋。

這就是說,我們觀察與否直接決定了實驗的結果。就好像電子知道有人在觀察它,它就表現出粒子性。當它知道人們不觀察它的時候,它就表現出波動性。

這就是物理學上最詭異的實驗,結果貌似說明人的意識能影響到現實世界。最合理的解釋是我們觀察量子的時候已經改變了量子的狀態。所以不是我們的意識改變了實驗結果,而是我們的測量改變了實驗結果。

所以著名物理學家,量子力學領軍人物費曼曾說,沒有人懂量子力學。在學經典力學的時候,我覺得物理學是一門嚴密而簡潔的科學,一條定律能解釋天體的運行規律,同時也能解釋蘋果為什麼會落地。而當我接觸量子力學時,我覺得並不是那麼回事,似乎科學家們的解釋並不能讓人輕易接受。你們覺得量子力學是一門嚴謹的科學,還是一門玄學呢?歡迎留言討論。

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