电子双缝干涉实验很恐怖,它到底恐怖在哪?

发布者:红衣大砲 2022-12-30 15:01

了解量子力学的伙伴们肯定听说过一个著名实验:电子双缝干涉实验。

该实验的前身是用光子代替电子,只不过用光子进行实验非常不方便科学家进行观测,所以后来改成了电子。

实验并不复杂,这里就长话短说。

一个电子发射器,一个挡板,挡板上有两条狭缝,还有屏幕接收器。

当科学家一个一个地朝挡板发射电子,屏幕上呈现出来干涉条纹。

这完全违背了人们对电子的认知。长期以来,人们认为电子就是实实在在的粒子,但是屏幕上呈现出的干涉条纹显然是波才有的特性,那是波的干涉条纹,粒子是不可能出现干涉条纹的。

而且科学家们认为,粒子就是粒子,波就是波,不可能出现一个东西“既是粒子又是波”的情况。

这还不算什么,最关键的是,实验结果意味着单个电子必须同时通过两条狭缝,然后自己与自己发生了干涉。

科学家很聪明,他们想知道单个电子到底是如何通过两条狭缝的。

真的是不看不知道,一看吓一跳。当科学家在挡板附近安装探测器进行观测时,电子竟然乖乖地表现出了粒子特性,并没有同时穿过两条狭缝,而是从两条狭缝中的其中一个穿过去,屏幕上的干涉条纹也消失了。

而当探测器一旦停止工作,屏幕上的干涉条纹就出现了!

面对这样的结果,科学家们惊呼:这怎么可能?

以波尔为首的“哥本哈根学派”给出了“不确定性”的解释,认为电子等微观粒子的行为是不确定的,这种不确定性是它们的内在秉性,它们可以随机地出现在任何地方,甚至可以同时出现在任何地方。只有当我们实施观测时,它们的状态才能确定下来。

这种解释显然违背了我们的传统认知,大多数科学家都不能接受,包括爱因斯坦。也因此有了爱因斯坦和波尔为首的两大学派的激烈辩论。

不过恐怖的事情并没有结束,科学家又对实验进行了升级,他们不再观测电子到底是如何同时通过双缝的,而是在电子通过双缝之后再观测。

更恐怖的结果出现了:即便是电子已经通过了双缝,科学家再去观测,干涉条纹还是消失了。

也即是说,即便是在电子同时通过双缝之后再进行观测,电子也不再同时通过两条狭缝。而只要停止观测,电子又马上同时通过两条狭缝了。

这真的太诡异了,这说明实验结果已经违背的基本的“因果律”,未来的事情可以影响到过去的事情!

哥本哈根给出这样的解释,根本没有所谓的因果,有的只是“互补原理”,原因和结果并不是先后关系而是互补关系,两者相互影响,观测与被观测者相互影响。

到这里,你应该明白电子双缝干涉实验到底有多恐怖了吧,它完全颠覆了我们的宇宙观。不过在波尔和爱因斯坦等人激烈辩论的几十年之后,波尔等人提出的“不确定性原理”越来越被大众认可,也就是说爱因斯坦错了!

不可否认的是,量子力学确实越来越多地走进了我们的日常生活,但我们并没有完全明白量子力学的本质。

大家都在看

  • 中国官宣太空采矿!天工开物计划落地,宇宙资源时代来了

    中国官宣太空采矿!天工开物计划落地,宇宙资源时代来了 关键词:中国太空采矿、天工开物计划、太空资源、氦-3、太空采矿机器人、地外资源开发2026年1月29日,中国航天科技集团发布重磅消息,官宣在“十五五”时期启动天工开物计划,全面布局太空资源开发,这标志着中国成 ... 宇宙探索01-30

  • 探索宇宙,从10岁小神童开始!🚀🔭

    探索宇宙,从10岁小神童开始!🚀🔭 10岁小神童开启宇宙探索小征程。10岁小神童开启宇宙探索小征程。在同龄人还在看卡通、玩积木时,10岁的三年级小宇已展现出非凡的科学天赋,成了大家口中的小神童。小宇痴迷天文,却苦于没有专业设备。他灵机一动,花 ... 宇宙探索01-28

  • 宇宙的奇妙探索,从微观到宏观的奇妙之旅!

    宇宙的奇妙探索,从微观到宏观的奇妙之旅! 从长期宇宙演化的角度来看,宇宙中恒星的总数不会持续增加,反而会逐渐减少。核心原因在于两点:·一是宇宙中可用于形成恒星的氢、氦等星际气体正在不断消耗,且恒星形成的速率早已低于恒星消亡的速率。·二是随着宇 ... 宇宙探索01-26

  • 人类该放下狭隘,让AI成为宇宙探索的终极火种

    人类该放下狭隘,让AI成为宇宙探索的终极火种 当人们还在纠结AI是否会“撒谎”、担忧AI超越人类的恐惧中裹足不前时,我总忍不住想:人类的认知与肉身,早已被宇宙的尺度划定了边界。与其困在地球的方寸之地内耗,不如坦然放手,让AI成为人类伸向宇宙的手,成为对 ... 宇宙探索01-25

  • 天文学:探索宇宙的终极奥秘

    天文学:探索宇宙的终极奥秘 摘要:天文学是研究宇宙天体及宇宙整体结构、起源与演化的基础学科,涵盖恒星、行星、星系、黑洞等各类天体,以及它们的运动规律、物理性质与化学组成。从古代的观星授时到现代的深空探测,天文学始终推动人类对宇宙 ... 宇宙探索01-23

  • 人类探索宇宙的辉煌历程与未来使命

    人类探索宇宙的辉煌历程与未来使命 人类自古以来对宇宙的好奇推动了天文学的发展。从美索不达米亚人创造出的星图,到古希腊的观测,每个文明都留下了珍贵的记录,展现了对星空的向往。黑格尔曾言:“一个民族若有仰望星空的人,那它便充满了希望。”人 ... 宇宙探索01-17

  • 摒弃自我,探索宇宙生命之光

    摒弃自我,探索宇宙生命之光 文/星火燎原 人类文明的发展史,亦是一部宇宙认知的探索史。从古至今,我们始终仰望星空,试图理解自身在浩瀚宇宙中的位置与意义。然而,长久以来,一种根深蒂固的“人类中心主义”观念如同无形的桎梏,束缚着我们的 ... 宇宙探索01-16

  • 2000年人类探索宇宙的三大关键转折

    2000年人类探索宇宙的三大关键转折 故事要从几千年前说起。那时候的人们对宇宙的认知,像极了童话故事:天空是一个巨大的圆顶,像一只巨大的天幕罩在地球之上。地球则是“方块”还是“圆球”?这个问题让古人费尽心思。为什么会有“天圆地方”说?古希 ... 宇宙探索01-16

  • 我们也要有自己的哈勃了?还是加强版!巡天空间望远镜的新进展

    我们也要有自己的哈勃了?还是加强版!巡天空间望远镜的新进展 当我们抬头仰望星空,试图看清宇宙深处的奥秘时,大气层的干扰就像隔着一层玻璃,阻碍了我们的视线。为了获得最清晰的宇宙图像,科学家将目光投向了太空。提起太空望远镜,很多人会想到著名的哈勃望远镜。而不久的将 ... 宇宙探索01-13

  • 属于我们自己的星,中国空间站肉眼观测攻略

    属于我们自己的星,中国空间站肉眼观测攻略 近几年的夜空中,除了亘古不变的星辰,你是否见过一颗明亮且会移动的“星”,它平稳地划过天际而不闪烁?那极有可能是我们中国人自己的太空家园——“天宫”空间站。中国空间站(素材来源于网络)如今,我们只需挑一 ... 宇宙探索01-12