對於雙縫實驗的解釋,不一定只有你教科書看到的那種

2020-12-03 探索貓百家號

費曼曾說過,雙縫實驗「處於量子力學的中心」。有人想重新理解量子,那麼雙縫實驗是繞不開的。物理學家 John Wheeler 聲稱,如果我們真正理解量子理論的中心要點,我們則能夠用一句任何人都能理解的簡單句子來表達它,像相對論理論那樣。量子重建計劃,就是試圖從幾個簡單的原理出發,從零開始構建量子理論。而諾貝爾物理學獎獲得者傑拉德·特·胡夫特(Gerard ’t Hooft)並不相信量子隨機論,他在新書《量子力學的細胞自動機解釋》(The Cellular Automaton Interpretation of Quantum Mechanics, Springer, 2016)中,提出我們可能僅僅是因為缺乏相關的數據,才無法將量子概率分布轉變成精確的預測。他完全用決定論的方法來設計量子力學的細胞自動機模型,既沒有希爾伯特空間,也沒有薛丁格方程,只有傳統的算法。

我之前有過幾篇關於雙縫實驗的內容:《從朱清時院士關於意識產生于波函數坍縮再談雙縫幹涉實驗》、《再談雙縫實驗,我們感應到的幹涉條紋並不是光的信息》、《雙縫幹涉實驗可以用於對量子糾纏的研究,甚至測量糾纏傳輸的速度》等等。有一位網友對我用到的一個名詞「非信息能量」評價非常負面,的確,非信息的東西還有能量嗎?這個想想,肯定大多數人接受不了。

最近有類似思路的德布羅意-玻姆理論又被人再次重視起來(只能說類似,因為我還是相信隨機性),這個理論宣稱粒子始終擁有確定的位置。這個理論由德布羅意(Louis de Broglie)提出,玻姆(David Bohm)延續,所以稱之為德布羅意-玻姆理論。但是該理論涉及的超光速作用與狹義相對論似乎又產生了矛盾。該理論也沒有被寫進教科書。

1992年,有篇論文給了這個理論以沉重打擊,在該論文的雙縫實驗中,通過左狹縫的中子會被記錄為從右狹縫通過。但二十多年後,Steinberg和他的同事們在《科學》子刊Science Advances上發表了一篇論文:大量實驗發現,對於兩顆處於糾纏態的中子,第二顆中子的軌跡中含有了第一顆的信息。因為兩顆中子互相影響,相比之下第一顆中子的軌跡就顯得離奇。波姆力學預見了這樣軌跡的存在。

因為一直有人試圖做量子二次革命,所以重新理解哥本哈根詮釋也是很多人的目標。除了哥本哈根詮釋,還有多世界詮釋,或許以後還會有更多更有意義的詮釋,甚至像相對論理論那樣只用幾個簡單的公理就可以做出解釋。我想說的是,對於經驗的解釋,可以發明無數個意識工具,由感應信息和意識工具就組成了科學理論。現在的量子力學,的確很不完美。

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    這裡不再說明什麼是雙縫實驗,感興趣的可以自己去查。這裡所有的解釋都是猜測,或者說是胡扯,不感興趣的請自行跳轉。關於雙縫實驗的假設:1. 設立一個假設:時空是以極高頻率波動的。2.關於雙縫實驗的解釋:具體到雙縫實驗中,粒子的波動通過過雙縫產生幹涉,這個本來也沒有問題,不需要解釋。再具體到雙縫實驗中為什麼單個粒子一個個發射實驗可以產生幹涉?因為粒子的波動影響了時空的波動,從而將這種波動傳遞開來,並被後續到來的粒子感應到,進而形成幹涉。
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  • 「毛骨悚然」的電子雙縫實驗
    就好像冥冥之中有一個你看不到摸不著但又確確實實存在的事物在監視著你,並根據你的主觀所想去主動改變這個世界。再想下去,都要對這個世界的真實性產生懷疑了。先給大家說一下這個電子雙縫幹涉實驗吧。其實最初的雙縫幹涉實驗室用光做的:將一束平行的單色的光照射到兩條平行的距離很近的細縫上,在後面的擋板上會出現一條一條明暗的條紋,這就是雙縫幹涉實驗。光的雙縫幹涉實驗從側面佐證了光是一種波。
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    高中物理告訴我們,當粒子穿過雙縫時,後面的屏幕上留下兩條與雙縫對應的亮紋;當波穿過雙縫時,在屏幕上出現的就是多條明暗相間的幹涉條紋。
  • 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?
    測量是需要探針的,就像是CCD去測量光子的有無,也是因為接收了光子後,光子與電子發生相互作用,電子被激發成光電子,產生了電子信息,這樣你才能知道「哦,這裡有光子。」所以你也可以這麼理解為什麼測量對於微觀世界的影響這麼重要--因為在宏觀世界,你的測量探針相對於你測量的東西來說微乎及微,構不成什麼影響。但是對於微觀世界,你用一個電子去探測一個光子,那你就會把這個光子完完全全的改變的。
  • 單原子的雙縫幹涉實驗
    但是,當我問起這個實驗是什麼,他們總是回答:用電子演示波粒二象性——量子物理學的基石之一。這很奇怪,因為楊(Thomas Young)在1804 年做的這個實驗——遠在我們對電子或亞原子世界有任何了解之前。最初的楊氏雙縫實驗首次證明了幹涉現象。他讓光穿過兩條狹長的縫,觀察遠處屏幕上形成的圖案,楊沒有發現兩個對應於狹縫的明亮區域,而是看到了亮暗相間的條紋。
  • 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。對於該實驗,首先量子力學認為,光是由一份一份的光量子組成,每份的能量大小為E=hυ,其中h為普朗克常數,υ為光子的頻率。一束單色光穿過狹窄的單縫後再次穿過雙縫,就會在雙縫後面的屏幕上產生幹涉條紋;該實驗的神秘之處在於,如果我們一個一個地發射光子,也能得到幹涉條紋,甚至我們把光子換成電子,甚至是分子,也能得到幹涉條紋。