物理学上最不可思议的一个实验:双缝干涉实验

360影视 国产动漫 2025-08-07 01:23 2

摘要:双缝干涉实验本身非常简单,但结果非常的诡异,会推导出很多不可思议的结论。比如意识可以决定客观事实,比如未来可以改变过去,还有就是可以证明平行宇宙的存在。其实最不可思议的就是,这个实验不是个思想实验。所谓思想实验,就是在脑子里想的,就像小明回到过去把自己的爷爷干

双缝干涉实验本身非常简单,但结果非常的诡异,会推导出很多不可思议的结论。
比如意识可以决定客观事实,比如未来可以改变过去,还有就是可以证明平行宇宙的存在。
其实最不可思议的就是,这个实验不是个思想实验。所谓思想实验,就是在脑子里想的,就像小明回到过去把自己的爷爷干掉了,小明我还存不存在之类的。但双缝干涉实验,它不是个思想实验,是现实存在的,看得见摸得着的有结果的。而且,这个实验结果已经经过了半个世纪以上,世界最顶尖的物理学家的验证,就是实验结果本身是没有问题的。


但是为什么就是这样一个结果?以至于物理学实在没有办法解释,于是创立了一个量子力学来描述它,还不是解释它,因为它解释不了。

接下来就给大家介绍一下这个实验的内容。

在三百年前,人们就开始争论光究竟是波还是粒子。

开始牛顿说了,它是粒子。因为它是直线传播,而且能反射,明显就像粒子一样。直到过了一百多年,英国著名科学家、医生, 托马斯・杨,在一块不透明板上挖了两个槽,用一束光去照射这个板子,看这个板子在墙上打出来的影子,以此来这证明了光其实是波,而不是粒子。
正常情况下,如果光是粒子,照射到两个缝隙里,在墙上应该打出两个缝的光板,但实验证明光打到这两个缝隙上之后,在墙上会映射出明暗交替的纹路,这种纹路叫干涉条纹,是波独有的特征。

而粒子不会有这种特性,它不会干涉。
这种干涉条纹其实用水波最容易解释,如果你在水面上投一个石头,它就会 产生一圈一圈的水波。如果这个水波通过两个缝隙的时候,就会衍生成两个水波。而这两个水波又发生干涉,就会出现波峰和波峰交叠处,波峰更高,而波峰和波谷交叠的地方呢?会变平。


由于这个实验,充分证明了光是一种波,对物理学的贡献非常的大,所以这个干涉实验是以托马斯扬命名的,全称叫杨氏双缝干涉实验。

其实这个实验大家自己在家里就可以做,拿出一根激光笔,前面放一个头发丝,就相当于把一束光给它分成两次光。
按照我们正常的理解,一束光照到一个头发丝上,它应该分成两束光,在墙上就应该产生一个头发丝阴影才对。可实际上不会,它会在墙上产生明暗交替的纹路。这就说明这分过去的两束光,产生了干涉,它们之间互相干涉。
那么双缝干涉实验又过了六十年,一八六一年,英国著名的物理学家詹姆斯·麦克斯韦,用方程式推导出——光是一种电磁波。进一步证明了光,是一种波,和所有的电磁波是一样。
后来又过了二十多年,一八八七年的时候,德国著名的物理学家赫兹,发现了光电效应。

光电效应证明了光是一种波,但是呢,是一种非常特别的波,究竟是个什么波又说不清楚。最终是在一九零五年的时候,爱因斯坦解释了,说光既是波又是粒子,把光的最小单位定义为叫光子。就是说正常的波它是连续,像水波也是一样,。但是光的波不是连续,它是一段一段一段一段的,所以看上去又有粒子属性,但它又是一种波,而这一小段一小段一小段的就叫一个光子。当然这是爱因斯坦想出来了,不是他真的看到了,在当时也没有任何实验仪器能够看到光子。

后来又过了二十年,法国著名的物理学家路易・德布罗意公爵,提出其实不光是光子是这样的,所有微粒子全都是这样,就是具有波粒二象性的,比如光子、电子、原子,都有这个特点。
德布罗意公爵因为这个发现,获得了一九二九年的诺贝尔物理学奖,就证明了电子也有波粒二象性。

后来又过了三十年,到了一九六一年的时候开始,就到了我们要讲的重点。第一次看到了光子,终于发现它不可思议了。

一九六一年发生了个什么事情?

那时人们终于发明出了电子炮,用它可以发射出一个电子,是只发射一个电子。

有了这个设备之后,人们首先就想到用它来做双缝干涉实验。双缝干涉的实验,就是一束光变成两束之后,它产生了干涉。那么如果一次只发出一个电子,其实就跟一个光子是一样的,那它就没有办法和任何因素干涉了。一个一个发,通过两个缝隙,那最终应该就形成两个缝,然后就用电子炮做了双缝干涉实验。

开始一切正常,发射一个电子,穿过缝隙打到后面的墙上,这样不停的发,出现的却是干涉条纹。它居然也干涉,可是它到底是跟谁干涉?

在检查机器的时候,发现了个不可思议的事情。

按理来说,打出一个电子,想打在这,它就应该打在这。

结果不是这样,而是瞄准这里发出一个电子,结果它会被打那里。

只要它穿过这个缝隙,就好像碰到了什么东西,会弹到另一个位置,这样才形成干涉条纹。可事实上,它什么都没有碰到,连缝隙都没有碰到。

如果前方的板不是双缝,而是单缝,它就不会出现这种情况。只要变成双缝,它隙就乱走。
这个结果,让人想到一种可能性,就是这个光子同时通过了两个缝隙,自己和自己发生了干涉。毕竟,已经没有什么和它发生干涉了。
那它怎么分开变成两个了?

要验证这个事情其实也不难,如果能够看到光子是不是同时通过两个缝隙就可以,但是在一九六一年还没有这种仪器。

后来又过了十多年,在一九七零年代的时候,终于发明出了光幕。当光子通过光幕的时候,它通过反射就知道这个地方过去个东西。于是,他们就在这个双缝的前面,架设了两个光幕。当电子通过哪个缝隙的时候,哪个检测仪器就会报警。如果电子同时通过两个缝隙,两个报警器都会报警。

装上这个检测仪器实验开始,每发射出一个光子,这光子真的只通过了一个缝隙。不管实验多少次,只有一个缝隙的报警器报警。也就是说,它并没有通过两个缝隙。
可是如果是通过一个缝隙它,那它怎么干涉?

实验者只能不停的发,不停的发,不停的发,结果发现后面的幕上没有干涉条纹,出现的是两个缝隙的光斑。这说明,当我们开始想知道光子通过哪个缝隙的时候,它就变了。
如果把这两个检测仪器拿走,再去发射光子,它就又开始干涉了,出现干涉条纹。如果你把检测装置安上,它立刻就变成了粒子型的光,而不是干涉的光,那是检测装置的问题吗?

接下来就想了各种各样的方法,想避免这种观测对于实验结果产生影响,甚至用录像机给录下来,结果发现只要尝试去观测它,它永远不会展示如何同时通过两个缝隙。
这个检测仪器不管是什么仪器,不管是什么方式,只要你尝试观测,它就是粒子,你只要不尝试观测,它就是波。永远看不到它波属性的一面,也让你永远看不到一个光子是如何同时穿过两个缝隙的。
出现这个结果之后,其实就颠覆了科学的根基,我们的科学是基于实验的,而双缝干涉实验,有人尝试去看它,它就是粒子,没有人去看它,它就变成了波。也是说,光的属性随着人的观测变化而变化,而观测是由意识所决定的,所以就造成了由意识所决定。
如果非要用我们已知的想法和理论来解释的话,这种情况有不同的可能性。

第一种可能性是,只要是人类无法看到的东西,都会有波粒二象性。

只是表现的会不明显,越大的东西表现越不明显。只要我们看不到,它们就会这样。就好比月亮,如果地球上所有的人都不看它,它或许是一团能量,而不是一个球体。只有在看它的时候,它才会成为一个球体。

第二种可能性是,这个世界是由主观决定客观,或者说是主观被客观所影响。

我们普遍认为客观世界是没有意识的,就像光子。或许它们是有意识的,不管是一个意识或是分散在各处的意识。它们能对我们的意识产生一定的反应,或者说监控我们的行为,来保证我们的行为不和这个世界产生任何矛盾。

第三种可能性比较难以理解,就是时间是不存在的……此可能性过去抽象,此处不再多做分析。

那用物理学应该怎样解释呢?目前主流的态度认为,微观世界就是这个样子的,我们会很难理解,和我们的直觉完全不同,用宏观物理学无法去解释它,但它就是这样的。于是建立了量子力学,来说明这个现象。请注意,不是解释它的现象,是对它进行描述。

但是呢,这个态度非常的不科学。科学的态度应该是追求其中的原理。

那么平行宇宙说是怎样产生的呢?

目前在观测当中,不管摄像机是在观测之前,还是观察之后,我们都只观测到了一个光子。有一种可能是光子在通过双缝之间,其实就已经产生了三种可能性,左边,右边,或是没有通过。这个时间点产生了平行宇宙,而我们只能看到一个平行宇宙。它穿过双缝后,会和另一个平行宇宙中的自己产生干涉,形成波纹。也就是说,主观影响的并非是客观,而是与平行宇宙有所联系。

来源:青春美蛤蟆腿儿

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