电子双缝干涉实验很恐怖,它到底恐怖在哪?
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。
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