光的雙縫幹涉實驗是證明光具有波動性有力證據,後來人們又用電子,質子等粒子進行實驗,得到了同樣的結果,證明波粒二象性對所有物質具有普適性,然而其背後的原因一直是個謎,特別是當我們對其進行觀測時,幹涉條紋卻神秘消失了。光子似乎和我們玩起了捉迷藏。我們今天一起來分析一下,看能否找到其背後的原因。
我們先弄清楚一個問題:真空到底空不空?
在上一貼中,我們已經用量子旋進理論推導出宇宙是四維空間:在我們三維空間裡包含了無數個量子世界,既在我們周圍存在無數的隱形物質(暗物質),由於它們的半徑小於最小黑洞半徑3.2718×10^-35米(普朗克質量的史瓦西半徑),所以我們無法用電磁波探測到。
科學家發現真空中存在量子漲落,真空中會不定時地出現能量,這一點也證明了真空不空。
現在我們知道真空不空,我們浸泡在暗物質形成的海洋裡,不同的是,暗物質海洋並不是靜止的,根據量子旋進理論這些暗物質以光速向著所有方向在運動。
如果我們把暗物質形成的海洋叫宇宙場,當我們把雙縫板放在這個場中,在板的兩端就已經形成了幹涉場,此時雙縫中不管是通過光子還是電子、質子都會在暗能量場中形成幹涉條紋。
由於宇宙場是暗物質形成的海洋,我們不能直接探測到宇宙場的存在,我們以為那裡什麼都沒有,所以我們以為是光子和光子產生了幹涉,甚至是一個光子自己和自己產生了幹涉。
暗物質是否就是之前麥可遜-莫雷尋找的以太?明顯不是,以太被設定為絕對靜止,而暗物質只是相對星系靜止。它如同每個原子外圍的能量場一樣包裹著星系。
暗物質海洋明顯也不是那個「拔一個蘿蔔多一個坑」迪拉克海。
當我們不去幹擾(測量)它的時候,雙縫兩端是規則的幹涉場,能看到雙縫實驗幹涉條紋,當我們想知道光是從哪條縫通過而測量它的時候,幹涉場被破壞,這就好比你在兩個相互幹涉的電磁場中放入第三個帶電體,導致幹涉場消失。
為何不同波長的光子產生不同寬度的光涉條紋呢?
想像一下:當你開著車在一個顛簸的路面上行駛的時候,路上布滿了坑坑窪窪的小槽,你的車子就會產生顛簸,而顛簸的幅決定於你輪子的大小,車的速度和質量。
對雙縫實驗中的光子、電子和質子而言,顛簸的幅度則與它的波長,頻率、能量有關。
當雙縫的寬度剛好等于波長時幹涉最明顯,這就好比路面坑的直徑剛好等於車輪的直徑,車子與路面產生共振。如果車輪直徑遠大於坑的直徑,車子就直接跨過去了。
單縫衍射原理一樣,就不做解釋了,大家還有別的問題可以提出來一起探討。
根據量子旋進理論,物質速度越快半徑越小,當其半徑小於普朗克質量的史瓦西半徑後我們無法用電磁波探測到,但速度改變它們的質量不變,詳情參考本科的量子旋進理論和上一貼:關於暗物質和暗能量猜想。