神秘的量子世界:讓科學家崩潰的雙縫實驗|進化的歷史121

2021-01-15 騰訊網

雙縫實驗Image byKarin HenselerfromPixabay

摘要：雙縫幹涉實驗的結果挑戰了科學的世界觀：物質決定意識。我們很可能要接受：「意識同樣可以決定物質」的觀念。

神秘的量子世界

複雜性給我們對客觀世界的理解造成困難，也讓我們知道科學理論的局限性。理論可以被實踐驗證是值得慶幸的，但是如何解釋理論，讓理論可以被我們理解則可能是另外一個挑戰了。在量子力學領域裡這樣的挑戰一直困擾著科學家們，其中最著名就是雙縫幹涉實驗。

在宏觀世界中如果是粒子通過雙縫後會在目標屏幕上留下與雙縫平行的痕跡，如果是一種波則會在目標屏幕上留下條紋幹涉圖案。這符合我們認知。但如果用微觀粒子重複上面的實驗則完全不同。科學家用電子這樣的微觀粒子做上述實驗時發現電子在目標屏幕上留下的也是條紋幹涉圖案。這不符合邏輯，因為粒子是不應該出現幹涉現象的。這時科學家猜測是否電子相互之間出現幹擾，於是改進實驗一個一個地發射電子，結果還是一樣。於是科學家為了搞清楚真相，安裝了一個高清攝像頭來捕捉電子移動軌跡。沒想到結果出乎所有人意料，這些電子在屏幕上留下兩條平行的痕跡，不再是幹涉條紋了。但是當我們關閉攝像頭電子又恢復了幹涉條紋。只是在旁邊安裝了一個攝像頭電子就改變了自身的行為！難道電子可以察覺到人類的觀測行為從而改變自己的行為！這個實驗顛覆了所有人的認知。後來這個實驗又被重複多次，人們用光子、原子、甚至分子做這個實驗都出現了這樣的結果。這個問題科學家們現在還沒有搞明白，這成為當代科學的一個未解之迷。如果它不能被科學解開，那被顛覆的將是很多人的世界觀。

哲學家們已經在討論「人類的意識是否是一種實質，從而影響微觀世界！」或者說：「是物質決定意識，還是意識決定物質？」我們的科學體系是建立在物質的客觀存在基礎之上的，但現在科學實驗正在動搖這個基石，這可能才是科學自身最大的危機與挑戰。

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雙縫實驗的文章太多了，還是看一段視頻吧，更直觀地領略它的神奇與不可思議。為什麼說」雙縫幹涉實驗「可怕，它到底蘊含著怎樣的秘密？

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  • 量子力學中最神奇的實驗,雙縫實驗為什麼讓科學家感到不安?
    雙縫實驗是量子力學中，最為神奇的實驗之一。該實驗由英國科學家託馬斯·楊在1807年提出的，證明了光波動性；到了20世紀初，量子力學的出現，給雙縫實驗增加了新的解釋。隨著量子力學的發展，科學家提出了光的波粒二向性，大物理學家費恩曼曾說過：「雙縫幹涉是量子力學的核心實驗，其中包含了量子力學最深刻的奧秘。」
  • 量子力學神秘莫測,雙縫實驗到底能夠證明什麼,量子世界到底如何
    宇宙的探索令人神往，科學家研究宏觀宇宙，已經到了竭盡所能的地步，但是實際上微觀宇宙才更加神秘。現在科學界認為量子是構造微觀世界的基礎，量子有其內在的運動規律，可是這個理論在一些環境下根本站不住腳。因此引發了很多的科學爭議，實際上量子力學人類僅僅才起步，對於量子世界的秘密，人類僅僅只看到冰山一角而已。
  • 雙縫幹涉實驗操作簡單,理科生都學過,結果卻讓科學家感到害怕
    雙縫幹涉實驗是驗證光和電子的波粒二象性的一個實驗，操作起來並不複雜，但它在不同情況下展示出來的結果，卻讓科學家感到害怕，它似乎被賦予了某種神秘的力量。換而言之，這兩樣東西就是對應著宏觀世界和微觀世界。宏觀世界我們陌生的東西並不多，而微觀世界對我們來說則是個陌生的環境，畢竟我們不是時刻接觸著它，我們的眼睛還沒有進化到能洞察萬物的地步。藉助著顯微鏡等器材，科學家才看見了微觀世界，並建立了量子力學。
  • 雙縫量子擦除實驗，歷史可被修改
    本條目所論述的雙縫量子擦除實驗是楊氏雙縫實驗的一種變版。假設在楊氏雙縫實驗裡，觀測光子到底穿過的是哪條狹縫，則光子會因此無法與自己相互幹涉。假設整個光束的每一個光子都像這樣被觀測所通過的狹縫，則先前在探測屏顯示出的楊氏雙縫實驗幹涉圖案會被消毀。這意味著路徑信息與幹涉圖樣可視性是彼此互補的變量。
  • 科學家尚未涉足的「量子神秘地帶」
    到目前為止，物理學家對「量子領域」的研究還處於基礎層面（基本規律的科學應用），尚未觸及量子物理的根本（深層的本質），不能解釋量子現象背後的本質原理。隨著科學的發展，未來物理學家必然會涉足量子的未知領域。近代科學史上，科學家做了許多和量子相關的實驗。
  • 物理學家的夢魘:雙縫幹涉實驗,為何該實驗讓科學家感到恐怖?
    經典物理學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。
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  • 經典的量子延遲實驗,徹底顛覆世界的客觀實在性
    「量子延遲實驗」是由愛因斯坦的同事約翰·惠勒提出的。1979年在紀念愛因斯坦誕辰100周年的大會上，約翰·惠勒設計了一個戲劇化的「延遲實驗」，它通過一個精巧的設置，對雙縫幹涉實驗進行了改進，使我們可以「延遲」電子的決定，使得它在已經實際通過了雙縫屏幕之後，再來選擇究竟是通過了一條縫還是兩條。
  • 跨越200多年的雙縫實驗
    「少年時」《物質的本源——基本粒子和它們的相互作用》截圖在微觀世界裡，粒子的行為和我們在宏觀世界看到的物質的行為是不一樣的，也有違我們的直覺和常識。量子力學為我們研究微觀世界打開了一道大門，它用完美的數學解釋了微觀物理世界很多奇異的現象。
  • 除了雙縫幹涉實驗,量子力學還有哪些驚人的實驗?
    量子力學認為，微觀粒子具有波粒二象性，電子等微觀粒子具有波動性，電子雙縫幹涉實驗確實挑戰人們的已有觀念，這些實驗是用經典思想和方法無法解釋的，但卻包含了量子力學的核心。　　例如當發射單個電子來做雙縫實驗時，我們無法預言電子會通過那條縫，以及電子會落到什麼位置，在完全相同的發射條件下，每個電子都是我行我素的，但對於大量電子來講，它們位置的分布概率是可以計算的。
  • 科學家們的集體靈異事件，雙縫幹涉實驗，傳達了什麼結果？
    不過每一次科學的大步提升，往往都伴隨著一次世界觀的崩潰。從最初腳下的土地是天圓地方，到現在證明地球就是一個球體。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。
  • 揭秘:世界上十大經典物理實驗之一的雙縫實驗
    作為被列入世界上十大經典物理實驗之一的雙縫實驗，讓很多物理學家和科學家們傷透腦筋。
  • 熵增定律與量子雙縫實驗
    熵增定律與量子雙縫實驗延遲孤立系統總是趨向於熵增，最終達到熵的最大狀態，也就是系統的最混亂無序狀態。一個孤立系統的熵一定會隨時間增大，熵達到極大值，系統達到最無序的平衡態。再來看雙縫實驗，在沒有外力觀測時，這個實驗可以看作是一個孤立系統，通過雙縫後，量子遵從熵增定律，隨機瀰漫在空間。當然有的貼近後邊屏幕，呈現明暗相間的條紋……至於為何明暗相間，是因為粒子間的斥力。其實大量的量子此時是處於混亂與無序狀態。
  • 超級恐怖的雙縫幹涉實驗,世界是意識影響?
    在量子力學裡，雙縫實驗（double-slit experiment）是一個測試量子物體像光或電子等等的波動性質與粒子性質的實驗。　　這個試驗結果是無法解釋的，所以科學家決定用觀察的方法看看到底在雙縫試驗中發生了什麼。但是，量子世界並不是那樣簡單就能解釋的。在我們用儀器檢測粒子是通過那個縫隙的同時，電子卻在屏幕上打出了如宏觀彈珠試驗一樣的雙線圖案！
  • 【物理前沿】物理學家的夢魘:雙縫幹涉實驗,為何讓科學家感到恐怖?
    雙縫幹涉實驗雙縫幹涉實驗在整個量子力學的發展過程中，都是科學家們繞不過的實驗。著名的物理學家費曼曾經在他的著作《費曼物理學講義》中這麼評價雙縫幹涉實驗：雙縫幹涉實驗展出的量子現象絕對不可能以任何經典物理學的方式來進行解釋，它包含了量子力學的核心思想和量子力學唯一的奧秘。
  • 量子糾纏在雙縫實驗中已經被證實
    量子糾纏是存在的，通常用經典理論去解釋。並且還有狹義和廣義相對論的框架下的解釋，簡單來說，當我們的電子在光滑的導體內運動時，會撞到電子，而這時我們很可能觀察到光滑導體表面的波粒二象性，波動性和粒子性疊加的波動光束在不同情況下有可能形成電子隧穿效應和電子幹涉延遲等宏觀效應。
  • 雙縫幹涉實驗背後的幽靈,看量子力學如何解釋雙縫幹涉悖論
    可是大家有沒有仔細想過，有沒有可能我們通過一個實驗就能同時測出光的波動性和粒子性。人類是天才的，這個震驚物理世界的實驗就這樣誕生了，人們稱之為雙縫幹涉悖論。雙縫幹涉實驗結束了光粒子說的tong'zhi雙縫幹涉實驗是這樣的，有一塊板，板上面開兩個距離適中的小縫，小縫後面有一個光發射器，縫的另一面是一堵牆，實驗環境黑暗。打開光發射器，光通過雙縫打在牆上，形成明暗相間的條紋。
  • 詭異的雙縫幹涉實驗與量子糾纏遐想
    光雙縫實驗雙縫幹涉並不陌生，光線通過兩條狹縫在屏幕上相互幹涉形成明暗相間條紋，佐證了光的波粒二象性。單電子的雙縫幹涉實驗採用電子槍將電子逐個打出，最後屏幕上也形成了規律的明暗相間的條紋，就好像是後出發的電子知道先出發電子的落點位置，也就是說前面出發的電子對後面的電子會有影響。
  • 為什麼說「雙縫幹涉實驗」可怕,它到底蘊含著怎樣的秘密?
    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？