量子力学中最神奇的实验,双缝实验为什么让科学家感到不安?

摘要:牛顿被广泛认为是物理学的奠基人,他的三大定律为经典物理学奠定了基础,而在此之前的自然哲学家们所提出的光粒子理论在牛顿之后也逐渐受到质疑。

牛顿被广泛认为是物理学的奠基人,他的三大定律为经典物理学奠定了基础,而在此之前的自然哲学家们所提出的光粒子理论在牛顿之后也逐渐受到质疑。

当时的物理学家们都认为光就如同牛顿所理论的那样是一种粒子。

然而不久后,一个神奇的实验揭示了光的另一面,并让所有“专家们都感到不安,纷纷质疑起了自己的视角”。

这个神奇的实验就是著名的“双缝干涉实验”。

牛顿在物理学上所做出的贡献毋庸置疑,牛顿提出了三大定律以及光粒子理论,这些都为后来的经典物理学家们奠定了探索基础。

但正因如此,牛顿关于光是粒子的这一理论,在他过世之后,被认为十分荒谬。

首先在牛顿之后,许多人将光视为一种波动,并在1816年发现了光的波动性。

更早之前,他们所作出的光是粒子的假设,仅仅是因为粒子带有质量,便可以不受影响的穿过几乎所有物质。

这使得他们认为如果光是一种粒子,那么粒子应该也能够做到这一点。

而且当时关于光的并不十分确切,但牛顿坚信光是一种微小的粒子。

双缝干涉实验则是在1774年由伽利略首先提出,在他看来,一个光源往一个方向发出无数个微小的光子,并通过两个狭窄的小缝隙射出去,那么光子到达接收器之后,便会在接收器上形成若一系列亮暗相间的条纹。

1787年,指挥亚琛挑战了当时科学家们光是粒子的说法,他用两个窄缝并排在黑纸上,然后将其放在一个灯泡前面,观察到一系列光带的条纹。

指挥亚琛还将箱子的底部涂黑,这样就能观察到明亮背景下显现出的条纹,比起使用白色背景显现出的条纹更为明显。

之后他又将两条缝上的黑纸替换为玻璃布,发现任意一个单狭缝中的光源都会产生明暗相间的条纹,于是他更加坚信他的观点。

因此世人只相信指挥亚琛对于“光”的解释,却不相信牛顿关于“光”的理论,但随后科学家们又开始怀疑,当白色平行光线通过一个小孔后,照射到一扇平面镜上,然后再通过另一小孔照射另一平面镜上,就会出现一系列干涉蓝色和红色条纹。

于是人们就开始困惑,到底光既是波又是粒子呢,这两者之间显露出来的好像互相矛盾,又相互促进一样。

1845年,英国一位杰出的物理学家法拉第在巴黎进行了后来的“双缝干涉实验”。

他打开窗户,晃动窗帘,通过两扇开窗口,用一个单薄的红色光束照射到墙壁上,形成两个明亮区域,所以他肯定孔是两个,并且同时出现了干涉条纹。

随着科学技术的发展,人们探索宇宙和探索微观世界的渴望,推动着科学技术在不断前进。

科学也在不断发展,从经典物理学发展为现代物理学中的一种重要理论,那就是量子力学。

而量子力学中的一种重要概念就是波粒二象性,它是指基本粒子既可以表现出波动性,也可以表现出粒子性的现象。

这种现象不仅仅存在于光中,还包括其他一些基本粒子,如电子、质子等。

但是在很长一段时间里,科学家们一直认为,波粒二象性只是对于基本粒子的一个特征。

也就是说,当一批基本粒子处于或者接触波动的时候,它们就表现为波动,而当它们处于或者接触粒子的时候,它们则表现为粒子。

所以也就存在一种假设,就是对于一个盒子中放有许多基本粒子的情况下,可以推出它们既是波又是粒子的结论,即对于非常小非常小的基本粒子而言,可以同时具有多种特性,例如第五维空间。

但是双缝干涉实验却打破了这种假设,也就是说光既不是粒子也不是波,而具有波粒二象性。

人类为什么需要突破这一知识上的封锁?

毕竟无论是第一代量子力学奠基者和第二代实验证据,无论如何人们都无法否认量子力学是正确的。

但是这个问题就是,量子力学真的正确吗?

这个问题曾经引发一场大辩论,这场辩论经历了无数次心惊肉跳,一直在继续。

最初这个问题只是一个悬而未决的问题,但随着量子力学的发展和传统概念体系的发展,这个问题最终演变为一声不吭的怪现象。

这种现象很奇怪,但也很令人担忧,因为它既涉及到哥本哈根假说,又有重新诠释局限性的可能性,更重要的是,它涉及到决定论的问题。

1899年,在1916年卡尔分图证明光线的干涉现象之前,阿基米德首先提出一个有争议的问题:无论通过哪两条细缝,只要光对细缝进行了一次观测,无论光束形状如何,只要光流过细缝,就会止步不前。

有许多科学家已经知道这一现象,并认为这很奇怪,但是对其并不感到特别担心。

但令人担心的是,他们还发现,当通过细缝观察一束光时,两束光之间会形成一条完整的直线,而两束光之间会形成一条半透明的直线。

人类本以为,这条线只是一个偶然线索,但没有想到这条线与观察盒中光束的精确数量有关。

许多实践证明:只有当观察两个细缝时,同时这些视觉线才会消失。

这意味着:如果您只观察两次中的一次,那么被观察到的一次将消失;如果你不看任何一次,那么两个都会出现;如果只有一个细缝能看到,那么它一定是一个直线,而模糊线一定是半透明线。

可以确定的是,当优秀的一面被单独观察时,它会隐藏自己,但看不到另一面;如果不看,有两个之间的一幅图像,一幅模糊图像;如果看到另外一面,这两幅图像之间有一个完整的直线和一个模糊的纹理。

爱因斯坦博士对此发表了意见,并认为:单个电子从两条缝口中选择一条线进行传播,通过一条线时会显示出间接线,其余都是完全暗。

但问题不是爱因斯坦说的一些基本粒子是否成为波,而是基于思维决定的问题,引起了一些轰动,比如:观察可能引起改变。

重要的是:它表明某种东西能够影响思想甚至影响物理情况。

爱因斯坦的一项研究表明:当他将不同位置与它们空间节点之间的关系联系起来时,他发现显微镜无法找到一些节点中的电子。

几乎所有人都发现,这些节点只有在他们按下按钮进行观察时,它们才会存在,并且它们仍然存在于自己的部分中。

因此爱因斯坦甚至感到困惑,他甚至感到困惑,因为他开始怀疑他是否已经授权并开始对局势负责。

根据唯一合理化,爱因斯坦假设:如果我们看的一部分可能会影响其他部分,如果看不到就保持稳定,不可能称之为客观模型。

否则,我们必须承认意识可能在物理上产生影响并具有普遍直接性质。

小行星表明,在这些成像区域中,电子似乎陷入随机行为,但它们与其他成像区域之间的信息传播没有联系。

所以在量子力学中固定从本质上讲没有任何损害,但我们必须想象意识对现实物理世界产生影响,会导致多大变化。

虽然爱因斯坦经过研究认为电子没有固定路径,不具有确定形态,但一些科学家仍对此持不同意见,他们相信实验结果就能说明问题,对此也进行了认证和反认证,最后得出结论:对于大多数观测来说,如果我们看得见或看不到,那么电子就会在不同阶段稳定下来,再或就是朝向方向稳定下来。

尽管科学家发现了一些奇特现象,当我们想着硬币掉下来一定会有不同的结果,但他们最终也证实了对每个特定预期来说,我们必须接受电子性质的不确定性。

同时,他们还发现,有时两个隧道中可能会出现更多不同形状的图案,也许可以理解为两个电子相互联系,并且表明从某个位置到另一个位置所需时间非常短。

来源:武器进化程

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