深层探索:恐怖的电子双缝干涉实验,我们所看到的真实都是幻象?
光是粒子还是波?
这个问题在物理学界充满了争议,持续了几百年的争议。在物理学家眼里,波就是波,粒子就是粒子,两者截然不同。一个物体怎么可能既是粒子也是波呢?这说不通,而且也非常违背我们的日常生活认知。

为了验证光到底是粒子还是波,物理学家们做了很多实验,其中一个非常著名的实验就是双缝干涉实验,相信大家都听说过。
实验并不复杂,也很好理解。两条狭缝,一个光源可以发射光子。
一开始的实验并不是两条狭缝,而是一条狭缝,把光源打开照射狭缝,狭缝后面的屏幕上看到的是单个条纹,中间明亮,越往外越暗。这说明光是波,通过单条狭缝时,发生了衍射。
接下来物理学家用双狭缝做了同样的实验,屏幕上出现了多条干涉条纹。这样的结果也比较容易理解。光在通过双缝后发生了关涉,就像水波那样有波峰波谷。

截至目前一切看起来没有什么问题,光就是波。
但“粒子派”物理学家非常不服气,接下来他们做了改良版的双缝干涉实验,让单个光子一个个通过双缝(不要纠结物理学家怎么做到的,相信他们的异于常人的大脑和思维)。
一个光子就像一个球那样。在现实生活中很容易想象到会出现什么结果。如果我们向双缝不停地发射玻璃球,最终屏幕上会呈现两条明显的痕迹,这很符合我们的日常生活认知。
但是实验结果让所有人都大吃一惊。物理学家向两条狭缝一个一个发射光子,屏幕上呈现的并不是两条明亮的条纹,而是多条明暗相间的条纹。很明显,光子在通过双缝后发生了干涉,形成了干涉条纹!
这样的实验结果很不符合通常的逻辑。要想产生干涉条纹,意味着光子必须同时通过两条狭缝。但事实上科学家是一个一个发射的光子,理论上不可能同时通过两条狭缝!

物理学界一下炸开了锅,如此诡异的现象让所有人都没有想到。物理学家做实验的目的本来是为了验证光到底是粒子还是波,没想到最后给物理学家出了更大的难题。结果就是“光是粒子还是波”已经变得不再重要了,物理学家必须赶紧解释实验结果!
光子到底是如何同时通过两条狭缝的?
要想弄清楚答案,其实也不难,在狭缝旁边安装摄像头直接观测不就行了吗?我们都能想到,物理学家当然不会想不到,他们真的这样做了!
不过实验的对象由原来的光子换成了电子。理由很简单,电子有质量,还有电荷,更容易观测,而光子很难观测,毕竟我们需要有光反射到眼睛里才能看到。如果实验的光子直接反射到我们眼睛里,实验也失去了意义,而想让实验的光子反射外界光子也很难做到。

结果一波未平一波又起,物理学家确实看到了电子是从哪条缝通过的,但没想到他们的观测竟然会影响最终的结果。
屏幕上多条明暗相间的条纹竟然神奇地消失了,变成了两条明亮的条纹!
也就是说,在没有观测之前,电子能同时通过两条狭缝。而一旦实施了观测,电子就乖乖地“排队”,一个一个有序地通过狭缝,就像玻璃小球那样。
物理学家们真的要疯了!但恐怖的事实还在上演,接下来的实验真的让物理学家们为之发狂!
不得不承认物理学家们聪慧的大脑:既然观测可能会影响电子通过双缝时的状态,我们在电子通过双缝还没有达到屏幕之前观测总没问题了吧?
于是实验又开始了,物理学家们在双缝后面安装了摄像头,想看看电子到底是如何通过双缝的。

诡异的事情又上演了。电子就好像能“读懂”物理学家们的思想一样,当摄像头打开观测时,电子“乖乖地”变成了“玻璃球”,屏幕上呈现两条条纹。而一旦关闭摄像头,屏幕上再次呈现多条明暗相间的干涉条纹。
这个实验就是延迟实验。实验结果明显违背现实世界的因果律,因为电子通过双缝后状态已经确定下来,是粒子特性还是波的特性没法改变。但实验结果表明,人们的观测似乎改变了电子通过双缝时的状态。
要知道,是人们的观测在后,电子通过双缝在前!也就是说,后发生的事情影响了之前已经发生的事情,结果可以影响原因!这太疯狂了!往大了说:我们可以改变历史!
爱因斯坦坚信自己的信仰:因果律不可能被打破。而以波尔为代表的“哥本哈根学派”开始“洋洋自得”:看到实验结果了吧,一切都是不确定性决定的,在电子没有被观测时,一直处于叠加态,不可能准确描述电子的状态。一旦实施观测,电子的状态就确定了,这就是所谓的“坍缩”!
波尔接着解释到:在量子世界,没有所谓的因果律,只有互补原理。原因和结果并不是我们传统认为的因果关系,两者是互补关系,可以互相影响,形成互补关系。
波尔的解释确认让人摸不着头脑:将来的事情可以影响到现在和过去。这句话如果不是出自著名物理学家波尔的口中,如果不是有真实的实验来证明,你是不是会认为说这话的人疯掉了?
难怪物理学家费曼会说:没有谁能真正懂得量子力学。他说这话的深层含义其实是我们不能用现实世界的日常认知去理解量子世界。

但毕竟微观世界与宏观世界并没有明显的分界线,我们本身也是由微观粒子组成的。如果像电子这样的微观粒子拥有波的特定,位置和速度都不确定,可以随时出现在原子核周围任何地方,那么理论上我们人类也应该有这种特性。
而德布罗意提出的“物质波”概念确实提到了这点,他指出“万物皆波”,万物都有波动性,而且可以结算出波长,公式为:

λ就是物体的波长,h普朗克常数,m物体质量,v物体速度。质量越大,波长越小。我们在宏观世界看到的物体波长实在太小了,所以一般都会表现出粒子特性,而不是波动性。
但纯理论上分析,仍有那么非常非常微小的概率,你也可以同时通过两条狭缝,你可以同时出现在两个不同的地方,比如此刻的你正在读这篇文章,同时你也有可能在月球上或其他任何地方。
看到这里,是不是彻底疯了?
大家都在看
-
看《宇宙探索编辑部》我哭了三次,它是我见过最浪漫的国产科幻片 不是硬核特效大片,没有流量明星,穷得连外星人都是废铁焊的,但后劲大到我现在想起里面的台词还想掉眼泪。家人们谁懂啊!我上周去二刷《宇宙探索编辑部》,散场的时候坐在电影院楼梯间发了十分钟呆,满脑子都是唐志 ... 宇宙探索06-29
-
0.7纳米芯片横空出世!普通人生活将彻底改变!助力人类探索宇宙 6月25日科技圈炸了!IBM直接干碎物理极限,全球首款0.7纳米芯片问世,半导体正式进入埃米级的原子制程时代!指甲盖大小塞下千亿晶体管,性能飙升、能耗大降,这不仅是行业的里程碑,更是要彻底改写你我的生活!0.7纳 ... 宇宙探索06-27
-
宇宙探索·超大质量黑洞与星系共同演化 宇宙探索·超大质量黑洞与星系共同演化:从M-σ关系到JWST红移7类星体超大质量黑洞与星系共同演化:从M-σ关系到JWST红移7类星体几乎每个大质量星系的中心都潜伏着一个超大质量黑洞(SMBH,质量10⁶-10¹⁰太阳质量 ... 宇宙探索06-27
-
宇宙探索·宇宙再电离:宇宙第一缕曙光与21厘米信号探测 宇宙探索·宇宙再电离:宇宙第一缕曙光与21厘米信号探测宇宙再电离:宇宙第一缕曙光与21厘米信号探测宇宙大爆炸后约38万年,宇宙进入黑暗时代——没有恒星,没有星系,只有中性氢弥漫在空间中。这段时间持续了数亿年 ... 宇宙探索06-27
-
宇宙探索·宇宙线太阳调制效应:太阳活动如何扭曲高能宇宙观测 宇宙探索·宇宙线太阳调制效应:太阳活动如何扭曲高能宇宙观测当我们试图通过地面和空间探测器捕捉来自宇宙深处的高能粒子时,往往忽略了一个近在咫尺的"干扰源"——太阳活动。这些来自银河系甚至河外的高能 ... 宇宙探索06-26
-
宇宙探索·系外行星的宇宙学演化:从第一代恒星到宜居世界 宇宙探索·系外行星的宇宙学演化:从第一代恒星到宜居世界当我们仰望星空寻找地外宜居行星时,很少意识到这些遥远世界的存在本身,就是一部浓缩的宇宙演化史。系外行星的形成、分布和组成,与宇宙的恒星形成历史、金 ... 宇宙探索06-26
-
宇宙探索·原初引力波:暴胀的终极指纹 宇宙探索·原初引力波:暴胀的终极指纹如果暴涨理论是宇宙极早期演化的标准图景,那么原初引力波就是这一理论最独特的"指纹"。与电磁波不同,引力波可以穿透宇宙演化过程中的任何屏障,直接携带宇宙诞生后不 ... 宇宙探索06-22
-
宇宙探索·宇宙萧条——太空中最孤独的地方 宇宙探索·宇宙萧条——太空中最孤独的地方在宇宙深处,存在着一些比任何星系集群都要庞大的结构——它们不是星系,不是星云,而是巨大的虚空。天文学家称这些区域为"宇宙萧条"(Cosmic Void),它们是宇宙 ... 宇宙探索06-22
-
宇宙探索·宇宙视界问题:暴涨如何拯救因果律 宇宙探索·宇宙视界问题:暴涨如何拯救因果律当我们仰望星空时,很少会想到一个深刻的悖论:可观测宇宙的左右两端相隔超过930亿光年,但宇宙的年龄只有138亿年。根据相对论,任何信号传播速度都不能超过光速,那么宇 ... 宇宙探索06-22
-
宇宙探索·宇宙磁场起源:从暴涨涨落到星系发电机 宇宙探索·宇宙磁场起源:从暴涨涨落到星系发电机当我们观察宇宙时,磁场无处不在:从太阳的日冕到地球的磁层,从银河系的旋臂到遥远星系团的介质,磁场似乎是所有天体系统的标配。但一个困扰了科学家半个世纪的谜题 ... 宇宙探索06-22
相关文章
- 宇宙探索·宇宙萧条——太空中最孤独的地方
- 宇宙探索·宇宙视界问题:暴涨如何拯救因果律
- 宇宙探索·宇宙磁场起源:从暴涨涨落到星系发电机
- 宇宙探索·超新星遗迹:恒星死亡后留下的宇宙画卷
- 宇宙探索·哈勃张力:物理学天空最有趣的悬案
- 宇宙探索·快速射电暴——毫秒级宇宙神秘信号
- 为了探索时间,科学家制造了一个微型宇宙,结果真的看到时间起源
- 黑洞:宇宙中最神秘的时空陷阱
- 宇宙探索·星际分子云:恒星诞生工厂与宇宙生命化学的摇篮
- 宇宙探索·千新星:中子星合并、重元素起源与多信使天文学的黎明
- 宇宙探索·磁重联:太阳耀斑与宇宙粒子加速的隐形引擎
- 中国宇宙空间站:未来探索的新征程!🚀🌌
- 宇宙探索·重子声波振荡——宇宙声波化石,暗能量探针
- 探索宇宙的奇妙之旅🚀✨ #未来科技
- 宇宙探索·蓝色流浪星:球状星团中的恒星身份谜题
- 宇宙探索·红矮星:耀斑活动与系外行星宜居性挑战
- 脑科学:探索宇宙中最复杂的物质
- 宇宙探秘:从大爆炸到暗物质——人类对浩瀚星空的终极追问
- 央视炸裂官宣!南天门计划参数全曝光,中国空天时代呼啸而来
- 宇宙探索·活动星系核喷流——百亿光年外的宇宙超光速灯塔
热门阅读
-
预言2030年太阳将休眠,恐怖的千年极寒将来临 07-11
-
中国十大元帅之死,多高寿而善终(林彪叛逃而死) 07-11
-
因果报应真实事例,做尽坏事必遭天谴 07-11
-
这6个神奇天体有很酷的名字 06-01
-
全球人口减少可能带来的六大教训和好处 07-18
-
离太阳最近的十大恒星排名,宇宙最大十大星球 04-12
-
创生之柱是什么?(创生之柱给予了许多恒星生命) 12-25
精选文章
- 中国51区秘密基地,窃密必被抓(抓住就杀头)
- 中国空间站离地球有多少公里有多大,400公里/大约有110立方米 ...
- 2025年宇宙探索大爆发!月全食、火星冲日等,这些天文奇观别错过
- 黑龙江50万年死火山苏醒, 内含15%电量的巨大岩浆囊
- 中国“天宫”空间站将在2022年前后建成 呈T字型有三个舱段最多可驻留6人 ...
- 中国古代四大凶兽,四大神兽vs四大凶兽谁更强
- 新冠病患康复后,可能“精子减少或无精”
- 误会一辈子!破伤风其实是一种细菌跟生锈铁完全没关系
- 中国长征五号B遥一运载火箭全貌曝光 本月底在海南文昌航天发射场进行首次发射 ...
- 美国同步空间态势感知项目(GSSAP)军事间谍卫星多次秘密靠近俄罗斯和中国的航天器 ...
