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双缝干涉实验

更新时间:2023-10-03 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

儿子给我讲了一个化学实验,特意推荐我找视频瞧瞧。视频的名子是“恐怖程度不断升级!最完整的双缝干涉实验演化史”。这儿面的惊悚,倒并非是悬疑之类,主要是这个实验的迭代,让人由不得思考起好多问题。qbE物理好资源网(原物理ok网)

诸如“一只猫,当我不看它的时侯,它还是一只猫吗”“会有人或则东西能预测我们的一举一动吗?”“这个世界,有可能先形成结果再形成缘由吗?”“世界是确定的吗?”qbE物理好资源网(原物理ok网)

刚开始听小孩说起,我还很有些不以为然,结果看完,我自己确实有了些看法。qbE物理好资源网(原物理ok网)

实验名称是双缝干涉。最初是1807年托马斯·杨为了证明光是波还是粒子而做的实验。在实验中,一个光源,一个刻有两条缝的纸板,一个用于接收投影的屏幕。如右图。qbE物理好资源网(原物理ok网)

假如光是一种粒子,这么光通过任意一道空隙过去,应当在屏幕上产生两道白色。如右图。qbE物理好资源网(原物理ok网)

假如光是一种波,这么光波在通过空隙以后,会相互干扰,最终产生疏密相间的横条。如右图。qbE物理好资源网(原物理ok网)

这个实验的结果是光通过两条细缝以后产生了疏密不同的白色,证明了光是一种波。如右图qbE物理好资源网(原物理ok网)

然而后来爱因斯坦通过光电效应证明,光具有粒子性。这就很让你们困惑了,光究竟是哪些?直至1924年,德布罗意提出“波粒二象性”,也就是说,光同时具有粒子和波的特点。qbE物理好资源网(原物理ok网)

之后化学学家们开始做各类改变的双缝干涉实验,正是在这种不断改变的实验,让人们陷入其中不能自拔。qbE物理好资源网(原物理ok网)

1909年,美国化学学家兼物理家杰弗里·泰勒调整了发射光源的硬度,确保每一次最多只有一个光子通过双缝。除此之外其他设置基本和托马斯·杨的原始设置保持一致。也就是说,每次发射的一个光子会随机通过两条细缝,这么屏幕上出现两条亮斑才对。并且结果却是依旧出现了干涉白色。qbE物理好资源网(原物理ok网)

在托马斯·杨的实验中,我们可以说是多个光子相互干涉形成干涉白色。并且如今是光子一个一个的通过,为何都会有干涉白色?杰弗里·泰勒觉得,这是由于光子同时通过了两条细缝,也就是说,一个光子分身同时通过了两条细缝。qbE物理好资源网(原物理ok网)

在宏观世界,我们据说分身术这一类的事情,应当是在神鬼的传说里。并且在微观世界里,光子是实实在在地发生了分身。很神奇吧?人类觉得是无知无识的物质,发生了难以解释的分身。qbE物理好资源网(原物理ok网)

时间来到了1965年,化学学家理查·费曼提出来一个思想实验,假定在光子通过空隙之前,我们摆上一个摄像机或则侦测器,来观察光子究竟通过了哪条细缝。费曼预测:干涉图样将会彻底消失。他说对于微观粒子而言,粒子性和波动性似乎同时存在,并且难以被同时观测到。qbE物理好资源网(原物理ok网)

“无法被同时观测到”,这一句话只听听,没有太大的剌激。并且等到真实出现在人们眼前,才能细思极恐。qbE物理好资源网(原物理ok网)

受限于技术,这个实验直至70年代后期才被科学家们做下来。科学家们给这个实验取名为“妈妈回去的刹那间”。我们来一起瞧瞧,才会明白真是个很形象的名子。qbE物理好资源网(原物理ok网)

1976年科学家们实际作出了这个实验,验证了费曼的推测。不打开侦测仪,就有干涉粉色。并且只要一打开侦测仪,就没有干涉白色。“看”光子和不“看”光子,是两种不同的状态。qbE物理好资源网(原物理ok网)

就犹如母亲没回去时手机看的不亦乐乎的女儿,在父亲进门同时立即变为学习状态。看不见女儿不学习的状态,而且不能表示女儿没有这样的状态。光子同时兼顾粒子性和波动性,依据人类对它们的观测与否选择自己的状态。qbE物理好资源网(原物理ok网)

这个事情就有趣了,光子除了晓得人类是否观测它,还可以为此来改变自己的状态。人类这些万物之灵,如今发觉自己并没有这么灵。起码,不仅仅是人类“灵”。qbE物理好资源网(原物理ok网)

在这里不得不感慨费曼的脑袋。他到底是怎样思想下来的。我还特意买了一本费曼的书,看过以后发觉真是个极有趣的天才。有兴趣的可以自行搜索。qbE物理好资源网(原物理ok网)

1979年,化学学家惠勒又提出了一个思想实验。这个实验名称是惠勒延后选择实验。使用的器材是光子反射率50%的半反半透镜和侦测仪。其实和双缝干涉实验使用的器材不一样,而且基本原理一样。qbE物理好资源网(原物理ok网)

实验主要目的是,等到光子通过双缝以后随机选择是否观测它。这样的话,它就会不会形成干涉白色?通过双缝时并无观测,这么光子应当是分身通过的。这么当观测仪突然打开时,光子还来得及改变自己的状态吗?qbE物理好资源网(原物理ok网)

化学学家们为了找寻光子的状态,也是煞费苦心绞尽脑汁啊。qbE物理好资源网(原物理ok网)

三年以后,化学学家们作出了这个实验。但是光子一如既往的不乐意被观测到。虽然早已通过了双缝,而且只要观测仪打开双缝干涉实验视频,就不会有干涉白色。侦测仪不打开,才会有干涉白色。随意如何实验,光子都不会被误导糊涂。qbE物理好资源网(原物理ok网)

然而如今轮到人类懵圈了。光子既然早已通过了双缝,这么就是分身状态的,应当会有干涉白色。这时突然打开观测仪,实际却没有干涉白色。这么是光子才能改变之前的状态吗?它可以改变过去?qbE物理好资源网(原物理ok网)

或则是,它可以预知人类是否打开观测仪,因而选择自己的状态该像粒子还是像波。它可以预知未来?qbE物理好资源网(原物理ok网)

无论是可以改变过去还是预知未来,对于人类而言都是太神奇的事情。之前光子可以分身,可以感知到人类的观测,早已够让科学家们震惊了。但是如今光子的表现,让之前的那些都变得不这么恐怖了。qbE物理好资源网(原物理ok网)

人类始终以为自己是月球上的最高智慧拥有者,如今在这一切面前,难免会认为遭到一万点破防。分身早已是人类所不能,但是好多动动物都有人类远远不及的技能,虽然还不算是智慧。qbE物理好资源网(原物理ok网)

就能感知人类的观测并采取相应的状态,这可算得上是智慧了。我们整天说天若有情天亦老,人非草木孰能无情,就是说它们都处于一种有生命无思想情感的状态。而且光子这些微观粒子,它有能力感知外界并做出反应,这就完全不是我们心目中的“物质”了。qbE物理好资源网(原物理ok网)

谁能想到物质在被人凝视时它会变化呢?所以我和儿子不禁感慨,假如我们也能在微观层面观测家里的椅子,是否椅子也会做出相应的反应?这么它会怎样反应?qbE物理好资源网(原物理ok网)

我想起了郑渊洁的《红椅子音乐城》。那样美妙的事情,大约真的会发生,只是我们无能从微观界面去观测它,所以体会不到而已。qbE物理好资源网(原物理ok网)

然而人类的科学家们可从来不是容易泄气的,她们一步步把实验继续升级到了变态境界。其实就是要把粒子搞糊涂。先想办法标记粒子通过了哪一条缝,之后再把事情搞乱,让自己未能晓得粒子通过了哪条缝。也就是说,粒子先晓得自己的状态被观测到了,再晓得自己的状态不被人类所知,这么粒子抵达屏幕时,会怎样呢?qbE物理好资源网(原物理ok网)

这个实验就是量子擦除实验,擦除的是轨迹信息。qbE物理好资源网(原物理ok网)

仍然使用光子做实验。在双缝上都安装仪器,从右侧通过都会被仪器变为顺秒针载流子,从右侧通过都会被变为逆秒针载流子。再给屏幕上安装一个接收装置,可以窥探光子的载流子方向。这样才能晓得每一个光子是通过了哪一条空隙。这样做实验就只有两条光斑,由于光子的运动轨迹曝露了。qbE物理好资源网(原物理ok网)

然而,假若在双缝和屏幕之间再加一个装置,致使所有光子都能以顺秒针驶向屏幕双缝干涉实验视频,也即是说我们早已没有办法晓得光子通过了哪一条空隙。如今会怎样呢?光子不辜负人类的期盼,干涉白色出现了。qbE物理好资源网(原物理ok网)

粒子不容许人类观测到它们的轨迹状态。它们能否晓得人类是否干涉,也有能力对于人类的干涉做出自己的反应。并且它们做出反应的能力出乎人类的想像极限。qbE物理好资源网(原物理ok网)

不过科学家们并不甘愿,她们继续努力捯饬,企图让粒子们无所适从。1999年,她们把粒子一分为二,一半为A奔向屏幕,一半为B朝着一个侦测器跑过去。这样观测B就可反向推论A的路径。其实,这样是没有干涉白色的。qbE物理好资源网(原物理ok网)

于是把B再一分为二B1和B2,让它们步入一个迷宫。迷宫内的路径上不规则的设置侦测器,毕竟会被观测到,也许不被观测到,完全随机。并且,只要能通过B的后代倒推出A的确切路径,这么就一定没有干涉白色。只要未能倒推出A的确切路径,都会有干涉白色。qbE物理好资源网(原物理ok网)

就是任尔东西南北风,粒子仍然清醒无比。于是科学家们再度发力,她们让迷宫路径历时一年。A早已抵达屏幕,B的后代们要一年之后才会出迷宫,此次会怎样呢?qbE物理好资源网(原物理ok网)

虽然一年之后才会晓得自己是否被观测,粒子们也依然作出了颠覆因果律的行为:只要是被观测到的B1B2对应的A,就不会在屏幕上出现干涉白色。反之,则会出现干涉白色。qbE物理好资源网(原物理ok网)

双缝干涉实验视频_双缝干涉实验视频_双缝干涉实验视频qbE物理好资源网(原物理ok网)

是否被观测到是“因”,一年之后才能出炉。但是是否出现干涉白色这个“果”,却早已先于“因”在一年曾经确切无误地突显了。qbE物理好资源网(原物理ok网)

这就造成了两个结论,一个很黑暗,一个很光明。黑暗的结论认为一切都是早已设定好的,我们看似是高度自主的个体,实际可能不过是一串代码一枚棋子,只是在迈向早早已决定的结果。qbE物理好资源网(原物理ok网)

光明的结论则觉得,既然不观测和观测是不同的结果,这么我所想就是我的世界。我以光明来期盼世界,世界必报我以歌。像是佛教说的心动则旗动,心不动则旗不动。qbE物理好资源网(原物理ok网)

儿子问我倾向哪一种,我说哪一种都不倾向。由于这两种都太简单,我认为是真有一种超级智慧。超级智慧那里会设置一个非此即彼的世界。qbE物理好资源网(原物理ok网)

然而明天讲到这儿又认为谁晓得呢?虽然《三体》里高经度文明随意扔一个二向箔就足以毁灭我们了。qbE物理好资源网(原物理ok网)

原本人生要历经辛苦耕耘才能有收获。并且粒子却让我们看到,是否耕耘还未可知,然而结果却早已定了。那我究竟还用不用耕耘?我是被“果”反过来牵着耳朵走的“因”吗?这么我的努力奋斗不过是无用挣扎徒劳无功?qbE物理好资源网(原物理ok网)

科学起码目前是难以解释这一现象的。小孩问我是否迟早科学就会解释一切?她认为应当是。我说未必。其实科学是通往超级智慧的巴别塔,这座塔能够建设成功可能要取决于超级智慧能让人类走到多高。走多久走多快都取决于超级智慧,可能和人类本身的努力关系不大。qbE物理好资源网(原物理ok网)

儿子问,在一个结果早已确定的过程中,还有必要再努力吗?我的回答:“当然要继续努力啊。”如果结果早已无可修改,这么干脆放宽心感悟人生的乐趣吧。努力似乎是一种很重要的乐趣,总之一切都已注定,恐惧也是于事无补,何不对酒当歌,安心享受当下的乐趣。做好自己想做的事该做的事情,给自己的生命一个交待,足矣。qbE物理好资源网(原物理ok网)

这个问题好多年前还真是很让我崩溃,想想看命中注定的事情假如修改不了,自己活着的意义是哪些?如今再想体会就不一样了。首先不这么把自己当回事了,就承认我是海中的浮萍,只能随波逐流。一旦承认这个现实反倒不这么绝望了。后面是哪些我又能怎样呢?能做的只是先安心喝这一杯水吃这一顿饭睡这一夜觉。别的都属于无用功,既不能改变现实,也不能给自己平添一点扛着的资本,反倒降低了自己片刻的静谧。qbE物理好资源网(原物理ok网)

图片来自同学圈qbE物理好资源网(原物理ok网)

自己就只是自己,是皑皑人海中的沧海一粟。我们的一切只能来始于自己,生命的意义也只能来始于自己。假如结果早已注定,能为自己做的就只能是让自己的生命不这么空洞。改不了结果,就认真掌握生命的过程,才不负今生的瞬息即逝。qbE物理好资源网(原物理ok网)

但是也未必改不了结果。实验中只要观测粒子的干涉白色都会消失,而微观层面观测粒子的能力是人类多少代科学家努力的结果。个体人的不懈努力,应当也是一种对自己生命深层次观测吧?谁晓得哪一刻就积攒到了足以改变命运的节点呢?qbE物理好资源网(原物理ok网)

这个视频最后,还有一位心理学家做的实验。他找了几百名志愿者冥想,一部份是有经验的冥想者,一部份是没有经验的。做了也有好几百场。在实验室里冥想的时侯,实验室角落有双缝干涉的器材。在整个冥想过程中,会无规律的有30秒时间让志愿者们把注意力转移到双缝干涉实验上来。qbE物理好资源网(原物理ok网)

结果发觉,一旦志愿者们把注意力转移过来,干涉白色才会显著变弱。若果是有经验的冥想者,这么疗效更显著。有点像是当初的眼睛听字意念弯曲汤匙。qbE物理好资源网(原物理ok网)

化学学界对此自然是不承认的,主流科学界也犹如未闻。瞧瞧,科学对科学之外的理论起码目前根本就没可能认可。qbE物理好资源网(原物理ok网)

也是,怪力乱神子所不语嘛。只是如今再读这句话,就能明白孔子不是完全证实怪力乱神的存在。qbE物理好资源网(原物理ok网)

我们俩说起牛顿晚年时转向神学。他是人类的精英,他到底感遭到了哪些?小孩问神学和科学,我更认可那个?我说我的思想发展过程是:无神-有神-科学和神学并存。qbE物理好资源网(原物理ok网)

小时候的教育让我觉得只有科学能解释万事万物。前几年我更认可神可能距离超级智慧更近一些。并且这几天反复想想,其实还有一种可能,那就是神学和科学合在一起才是那座通往超级智慧的巴别塔。qbE物理好资源网(原物理ok网)

不过要是这样的话,这么超级智慧真的是不准备让人类到达终点了。先不说神学和科学能不能相互认可,就说各宗教之间评定出一位来代表神学简直就没可能。qbE物理好资源网(原物理ok网)

不过虽然这个冥想实验并未为大众所知,却仍然提出了一个问题:“意识真的会影响物质吗?”qbE物理好资源网(原物理ok网)

儿子问我的答案,我说意识能不能影响物质无所谓,要是我冥想你在认真学习,之后你能够认真学习,对于老奶奶而言才是人生的重点啊。qbE物理好资源网(原物理ok网)

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