其實雙縫干涉實驗本身并不恐怖,恐怖的是隨著實驗的一步步推進,人類得出了一些非常規(guī)的,違背了人類常識的結(jié)果。微觀的世界真的非常復(fù)雜,復(fù)雜到世界上最聰明的腦袋都想不明白這到底是怎么回事。
我們現(xiàn)在知道光其實就是波,一種電磁波,但是在很早的時候科學(xué)家認為其實光是一種粒子。
波有一個特性,就是當兩列相干波相遇疊加的時候,疊加區(qū)域的某些點的震動就增強了,有的區(qū)域就減弱了,這就導(dǎo)致干涉區(qū)域內(nèi)震動的強度產(chǎn)生了空間分布。
如果你感到難以理解,沒有關(guān)系,繼續(xù)往下看。
為了證明光的干涉,即光是波,物理學(xué)家托馬斯楊進行了干涉實驗。假如我們將一根蠟燭放在一個小孔面前,那么照亮過去的時候會形成一個點的光源。但是如果在小孔后的一張紙張開兩道平行的狹縫會發(fā)生什么事呢?
光透過小孔照射到后面的具有兩條細縫的紙張上,投射到幕布上,會形成一些明暗交替的條紋。至此,光的波動學(xué)開始取代粒子學(xué)說。這個實驗也成為了物理界最為著名的實驗之一。
但是光的波動性還有很多問題不能解決,愛因斯坦、普朗克等著名的科學(xué)家又將光的粒子特性搬上了歷史的舞臺,認為光具有波粒二象性,也就是說光既能夠像波一樣傳播,又能表現(xiàn)出粒子的特性。
基本的干涉實驗表現(xiàn)出光之間會產(chǎn)生干涉條紋,但是如果我們把光換成一個個電子會發(fā)生什么事情呢?此時我們可以把電子想象成一個玻璃球,按理來說,當電子要選擇進入雙縫中其中一邊的時候,它應(yīng)該做出了選擇,所以實驗的最后應(yīng)該得出的是雙縫。
但是實驗的結(jié)果并不是這樣的,使用電子進行的實驗同樣發(fā)現(xiàn)了電子自我干涉的痕跡。也就是說當一個電子要進入一個縫的時候它一分為二,然后與自己干涉,形成了干涉的紋路。
這個現(xiàn)象就讓人非常地費解了。我們很難想象為什么一個電子在進入到雙縫實驗之前會將自己一分為二,還會產(chǎn)生干涉呢?
然后詭異的事情就發(fā)生了。
科學(xué)家很想知道電子在雙縫選擇的時候到底做了什么,然后就加了一個監(jiān)控器,來對它們的行為進行觀測。可怕的是,這些電子的行為和之前完全不一樣,相互干涉的痕跡一點都找不到。
也就是說,當加入了一個觀察者之后,電子間的干涉消失了,實驗得出的最后結(jié)果是雙縫。也就是說,當加入觀察者之后電子表現(xiàn)出的行為才是人們理想的行為,但是在沒有觀測的時候它并不是這樣子的。
為什么這小家伙還有兩副面孔呢!
本來一個好好的實驗,在科學(xué)家的不懈努力之下真的是讓人細思恐極。為什么微觀的粒子在人的觀察下會展現(xiàn)出完全不同的行為?我們很難說粒子是有意識的,但是這究竟是為什么呢?
當然了,別說是我們了,就連科學(xué)家們都想破了腦袋也解釋不了。所以,很多事物看起來很簡單,但是其實它比我們想象中復(fù)雜得多。一些看似謬誤的,卻可能是真理。只能說,人類永遠在突破自己認知的極限,今日的真理很可能就是明日的謬誤。
這實驗看得我懷疑人生。
如果一束光透過一個小孔,毫無疑問,光會從點放射出去投射在幕布上;如果有兩個小孔,光波會相互干涉出現(xiàn)波紋。但是如果把小孔換成細縫,把光換成電子,會發(fā)生什么呢?如果我們把電子想象成玻璃小球的話,那么小球通過縫投射到幕布上應(yīng)該也是兩條縫的形狀,但是電子和波一樣,產(chǎn)生了干涉行為,也就是電子將自己一分為二進入兩個縫中相互干涉,這本來就已經(jīng)很難理解了。然后,當加入一個觀察者時,電子竟然就不干涉了,結(jié)果就是兩條縫。人傻了。
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