為什麼有人說雙縫干涉延遲實驗的結果很恐怖?

科學探秘頻道


現在的雙縫干涉實驗是普通高中物理的基本實驗。可誰曾想到就是如此簡單的實驗,將人類徹底帶入到反常識的量子力學中。

最早的雙縫干涉實驗是托馬斯•楊在1807年做的,在此之前,人們對光的認識受到了牛頓權威性的制約,普遍認為光是一種極小的微粒。

而楊氏雙縫干涉實驗發現光具有干涉性,這就意味著光也具有波動性。

1905年,愛因斯坦等人提出來光的波粒二象性,認為光既有粒子性也同時具有波動性。

到20世界初,科學家還普遍認為只有光才具有波粒二象性。後來科學家還做了電子的干涉實驗,這個實驗才徹底改變了物理學家對微觀世界的認識。

那時候,物理學家認為光具有波粒二象性也就算了,畢竟人類對光都研究兩千多年了,得出這樣的結論也是實驗結論。

可科學家從來都是認為電子只是普通的粒子,如果說電子也具有波動性,那真是讓人難以接受。

電子的雙縫干涉實驗證明:電子在不被觀察時,會同時經過兩個細縫抵達光屏,並呈現出明暗相間的干涉現象。

可是科學家想不通,於是在雙縫後面強行加了一個探測器,就要弄清楚一個電子到底是經過哪個細縫的。

可是結果很詭異,只要你觀察電子的行為,就貌似被電子得知了,它就變得老老實實地只經過一個細縫,但是結果就是光屏上明暗相間的干涉條紋消失了。

這是最令人瞠目結舌的地方,觀察行為居然可以決定電子的雙縫干涉實驗。

這個結論就相當於:做一個自由落體的實驗,觀察物體下落的過程和不觀察此過程會出現截然不同的結果。

正是由於電子雙縫干涉實驗,一些別有用心得人宣稱這恰恰證明了人的意識可以左右宏觀實驗的規律,從而佐證唯心論。

其中這種想法早就被物理學家駁斥了。因為影響電子的行為是觀察者會發出光子用於偵查電子軌跡。光子打到電子上會導致電子吸收能量而改變動量和位置。

就好像你永遠測不準動量和位置信息。動量測的越準,其位置信息也模糊。一開始人們認為這是由於實驗儀器的精度導致的,所以中文也簡單粗暴地譯為“測不準原理”。

事實上,這並不是由於實驗儀器導致的誤差,而是微觀粒子的內稟屬性,更合適的翻譯應為“不確定性原理”。

所以現在很多教材為了避免誤導學生,也修改了“測不準原理”的翻譯,改為“不確定性原理”。

電子的雙縫干涉實驗第一次讓人類直觀感受到微觀世界的反常識之處。此後,微觀世界各種反常識現象層出不窮,比如量子糾纏。人們現在也漸漸習慣了量子力學的反常態現象了。


科學認識論


答案是確實很恐怖,首先這個雙縫干涉的實驗很多人都聽過,但我想大多數人都不明白這個實驗的意義所在,所以我就儘量以通俗的語言進行解釋。

現在有一支點燃的蠟燭,還有一張開了小孔的紙,如果我們把紙放在蠟燭的前面,蠟燭的光會通過紙上面的小孔,傳播到紙的另一面。

如果我們再取一張紙,將這張紙放在第一張紙的後面,並且在這張紙上開兩條平行的細縫。

你會發現透過小孔的光,穿過第二張紙的兩條細縫之後,會在兩條細縫後面出現明暗交替的條紋。那麼這就是著名的雙縫干涉實驗,可能你們會說這個實驗好像沒什麼,但實際上並不是這樣。

如果我們在兩條細縫的後面,裝上兩個粒子探測器,當粒子探測器工作的時候,我們就知道哪些粒子,是從哪條縫隙中過來的。

但科學家們在做這個實驗的時候,發現了一個難以置信的結果,就是當他們打開探測器,獲知了粒子到底是從哪個縫穿過來的時候,干涉條紋就消失了。

而如果關閉探測器,不知道粒子是從哪個縫隙穿過來的時候,干涉條紋又出現了。

這個結果非常的有意思,因為按照理論上來說,當粒子穿過兩條細縫的時候,不管它受到了什麼樣的干擾,它的結果應該只有一種。

但這個實驗卻改變了這個常識,因為人們一旦獲取了粒子的傳播途徑,就會改變粒子最終的成像結果。

這就好像粒子具有意識一般,當它知道人類在觀測它的時候,它就變成一種狀態,當人類不觀測它的時候,它就轉換成另外一種狀態。

所以這就是難以置信的地方,雙縫干涉的實驗就是這麼的神奇……


種植恆星


答:不否認,量子延遲選擇實驗的結果,確實讓人覺得不可思議;但這僅限於正統量子力學下的解釋,可是目前,我們除了接受正統解釋之外,別無他法。


基礎知識:雙縫干涉實驗

延遲選擇實驗被解讀為“未來改變現在”,也就是“因果關係”被顛倒,至於這個理解對不對,或許不同的人有不一樣的見解,就讓我們來深入看看,這個實驗中究竟是如何顛倒因果的吧!



量子雙縫干涉實驗,已經顛覆了我們的世界觀,量子力學的正統解釋(即哥本哈根詮釋)為粒子同時穿過了兩條縫,然後在屏幕上進行自我干涉。這是波動學說的解釋,當然你也可以從粒子學說的角度,用不確定性原理來解釋。

之所以先談雙縫干涉實驗,是因為雙縫實驗中,包含了量子力學的精髓,如果你沒有接受和理解雙縫實驗,那麼對於量子延遲選擇實驗,是不可能看懂的。


量子延遲選擇實驗

在1979年,普林斯頓大學紀念愛因斯坦誕辰100週年,物理學家約翰·惠勒在會議上首次提出“量子延遲選擇實驗”,震驚了科學界。



延遲選擇實驗,本質上是雙縫實驗的延伸,但是得到的結論,卻讓科學家為難了。

實驗是這樣的:




(1)利用半鍍銀的反射鏡(反射50%的光線和透過50%的光線)來代替雙縫,如上圖所示,光子有50%的概率透過反射鏡或者被反射,這個概率完全取決於量子隨機;

(2)然後我們在兩條路徑上均放置一塊全反射鏡,再彙集到一起,進行光子檢測;

(3)我們可以精確安排光子的波長和相位,還有路徑的光程,使得透過和反射的光,在檢測屏處進行干涉,從而使得光只在一個方向進行輸出,比如只在右邊屏幕進行輸出;

以上準備並無特別之處,用波動光學就可以進行解釋,實驗過程也很容易實現。


但是!!!我們來討論,光子槍發射單個光子時,問題就變得複雜啦!

經典力學詮釋:

單個光子是獨立的個體,經過半透鏡時,要麼被反射,要麼透過,這是一個隨機過程;對於單個光子來說,要麼走了路徑1,要麼走了路徑2;如果我們持續地發射“單個光子”,那麼右邊屏幕和下方屏幕均會出現一個光斑,這是半透鏡把光子平均分成了兩路的緣故。


量子力學的解釋:

量子力學的哥本哈根詮釋認為,單個光子經過半透鏡時,量子隨機必定造成光子在兩條路徑上進行疊加,然後在終點進行干涉,也就是說單個光子必定同時走了兩條路徑;如果持續地發射單個光子,最後也會在右邊形成干涉圖樣,下方不會檢測到光子。


改進實驗

到這裡,我們已經看到經典力學和量子力學的不同了,但本質上還是雙縫干涉實驗,接下來才正式進入延遲選擇實驗:

繼續改進實驗,我們不是難以確定光子到底走了哪條路徑嘛?




那好,我們在兩條路徑(全反射鏡之後)中,各放入一個光子檢測器,那麼請問:這時候光子還會發生干涉嗎?我們會檢測到光子的兩個分身嗎?

深刻理解量子力學的人,馬上可以下結論,一旦我們進行檢測,光子的波函數就會坍縮,干涉肯定會消失,又會變成經典力學的情況。

沒錯,這裡和雙縫干涉實驗本質上還是一樣的,實驗結果符合量子力學預言。


接下來,才是延遲選擇實驗的精髓:

繼續我們的實驗,我現在等光子已經走過半透鏡後,也就是說光子已經選擇了走哪條路後,我們再選擇是否放入光子檢測器(弄得好像我們在和光子捉迷藏似的),那麼會出現什麼情況呢?



現在的情況,就不好說了,之前量子力學的殺手鐧——波函數坍塌,好像解釋起來也很牽強。自從物理學家約翰·惠勒提出延遲選擇試驗後,科學界引起了一陣熱議,都在期待著實驗結果。


5年後,科學家首次完成了延遲選擇實驗,實驗結果表明,我們放置檢測器的時間,並不影響實驗結果,也就是說:就算你在光子作出選擇後,再放置檢測器,都會導致波函數的塌縮,和干涉圖樣的消失。



我們來理清思路:

(1)不放置檢測器:光子同時走了兩條路線;

(2)光子走過半透鏡前放置檢測器:光子坍縮成經典力學的情況;

(3)光子選擇路徑之後再放置檢測器:此時光子已經開始同時走兩條路徑了,然後再塌縮成經典力學的情況;

其中的因果關係:光子選擇走一條路徑,還是同時走兩條路徑,居然可以在已經做了選擇之後,再由我們是否放置探測器來決定,這明顯是違背前因後果關係的。

更致命的是,延遲選擇實驗並沒有限制其中的時間差,比如我們可以利用天文學上的引力透鏡效應,做成一個跨天紀的延遲選擇實驗,使得我們現在的行為,去決定遙遠光子在數億年前的選擇,至少理論上是可行的,這想起來真是不可思議。



以上,就是延遲選擇實驗的通俗解釋,從某種角度來說,延遲選擇實驗似乎違背了“前因後果率”,可我們現在除了接受正統量子力學詮釋外,的確沒有更好的解釋!


根據宇宙大爆炸學說,在138億年前,我們宇宙的一切都是聚集到一起的,或許其中的某些聯繫,一直關聯到現在,無論我們相距多遠,至少我們曾經是一個整體。



又或許正是這種聯繫,使得大爆炸初的狀態,決定了我們現在的一切……打住!打住!!

這個有點決定論的味道,當然這只是一個腦洞大開的想法而已,不能當真。那麼你是怎麼看待延遲選擇實驗的呢?


好啦!我的答案就到這裡,喜歡我們答案的讀者朋友,記得點擊關注我們——艾伯史密斯!


艾伯史密斯


雙縫干涉延遲試驗的恐怖在於不是很好理解,用有趣的話說就是假如你家小狗要生了,你不去看的話會生出幾隻小狗,而一旦你去看就會生出幾隻小雞。或者一場籃球比賽,你不去看的時候能打個平手,一旦你去看可能會出現120比0的結果。你說恐怖嗎?再比如說,你自以為了解你身後的世界,可是你知道嗎? 在你轉身的那一瞬間,你身後的世界變成了你看到的世界,在你看的前一秒,並不是那樣的。


單光子雙縫干涉實驗圖像實驗結果是這樣描述的,就算實驗者每次只發射一個光子,在發射若干次光子後,投射面依然會形成明暗交替的影像。這就告訴我們,每個光子似乎同時通過了兩個縫隙,自己與自己產生了干涉! 更加驚奇的是,如果有人用另一個儀器對雙縫進行精確測量,以確定光子到底從哪個縫經過,則干涉條紋就會就會消失。


就是說,光子似乎有生命似的,一旦感覺到被測量則它只會從一個縫中通過,沒有干涉現象發生,也就沒有了明暗交替的光斑。事情可能的唯一原因就是我們,我們作為觀察者參與了事件,改變了整個事件。


不過這種神器的現象對於人工智能安全機器人的研發提供了一些思路,目前相關的試驗正在進行中,相信會帶來不一樣的震撼。


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解說來了!

電子雙縫干涉就象羞澀的少女,根本不讓你看,它似乎有意識和眼睛,只要你在看她,她就可以覺察,就會表現出不同的結果。

對於這種令人思維停止的實驗結果,所有人都搖頭不解,有人還設想粒子確實具有意識,是意識在支配人的行為,唯心理論都誕生了。

不過,請相信,科學是漫長曲折的,今天的不懂和疑惑,將來一定不再。

從光的雙縫干涉實驗開始,最初的實驗者托馬斯-揚做完實驗,也是不解,當他意識到這是光的波性,並對外宣稱時,因為撼動了牛頓權威的光粒子學說,被人嘲笑和排擠。

直到20年後泊松亮斑實驗,證明光的衍射現象,牛頓的光粒子學說才被推翻。

100年後,愛因斯坦的光量子理論被確定,光的波粒二象性才進入教科書,看來科學道路確實是曲折漫長。

那麼現在,對於單電子雙縫干涉實驗,尤其是電子雙縫干涉延遲實驗,幾乎沒有一個明確而完美的解答。

如果你學量子理論,老師會說,量子理論你會算就行,不要問為什麼,因為老師也沒法解答。

量子物理的權威費曼就說:“沒有人真正懂得量子理論”。

當然,疑惑擺在那兒,不是不問就沒疑惑了,無數的學者創立了各種學說,試圖解釋,但到目前為止,都不是很完美。

下面,我們例舉一個最有說服力的前沿理論的解說版本,在此僅供參考討論。

新理論的解釋

這個新理論解釋雙縫干涉實驗,基於兩個基本原理:

第一原理:光的本質理論

這一新理論認為:

光的單個粒子在自然界有三種狀態形式:

第一種狀態形式:存在於光源或輻射源中。處於光速振動態,叫動態光粒子,它具有光速動能,

第二種狀態形式:普遍存在於粒子或物體中,也獨立於磁場內,叫磁粒子,它保持繞一核心自轉和週轉的運動狀態,且自轉和週轉動能之和等於光速動能,

第三種狀態形式:處於靜止狀態,沒有能量,充斥於宇宙粒子的所有空隙。

這一理論強調認為:靜態光粒子就是光的傳播介質,沒有介質的波是不可能存在和傳播,也是不符合物理定律,

脫離介質分析光的波粒二象性,是違背基本常識的物理錯誤。否定光的介質和“以太”學說,本身就是遺憾。

這一新理論認為:

光的三種形態的單個粒子,質量是相等的,但能量是不相同的。

若設E0為光的單個粒子的能量,m0是質量,V1為磁粒子的自轉速度,V2為週轉速度,C為光速,則:

震動態光粒子的能量式:

E0=1/2m0C^2 (1)

磁粒子基態能量式:

E0=1/2m0(V1^2+V2^2)=1/2m0C^2 (2)

磁粒子激態能量式

Ej=1/2m0(V1^2+V2^2)=m0C^2 (3)

靜態光粒子是沒有能量的,處於完全靜止狀態。但能攫取也只能攫取所有等於光速動能的能量,讓自身轉變為具有光速動能的震動態光粒子。

這一新理論進一步確認;

光的三種狀態可以互相轉化,產生光的各種現象,構成光的本質特性。

1、光源的本質與質能方程

磁粒子在一般情況下處於基態能,即自轉和週轉的動能之和等於光速動能;

但獲取能量後, 由基態變成激態,即自轉和週轉的動能之和等於2倍光速動能。

此時,充斥於空間的靜態光粒子就能迅速攫取磁粒子激態能,周圍的靜態光粒子被轉化為震動態光粒子,聚集於磁場或物體周圍,即形成了光源。

磁粒子因為釋放了一半的能量,重新回到基態形式,並保持穩定狀態。

磁粒子的這一特性,使得磁粒子具有良好的穩定性,因此成為粒子的最小結構單位,構成了相對穩定的物體內粒子和磁場。

磁粒子的自轉和週轉的動能之和等於光速動能的特性,也是磁場和粒子內能的貯藏形式和能量來源,同時也是解說愛因斯坦的質能方程起源和本質的基本原理。

2、波粒二象性與光速極限原理

光波:光源裡的震動態光粒子與充斥空間的靜態光粒子不斷互化,傳遞能量而形成光源的光速位移,實質是光粒子的震動態的光速能量傳播,而不是光粒子在空間方向的直線移動。

宇宙物體和粒子都是浸沒在以靜態光粒子為實質的大海里,一切具有輻射源性質的物體或粒子,都將激活和擾動靜態光粒子而產生光波現象,這與水波具有相似的原理。

由於光波的光源和介質都是光的單個粒子本身,所以在光波路徑上的任意一點,都表現出光的波性和粒子屬性,這就是光的波粒二像性。

一切浸沒在以靜態光粒子為實質大海里的物體或粒子,只要出現光速動能,就會被靜態光粒子攫取,形成光的能量波,向外不斷的傳遞和釋放能量,使得自然界的物體和粒子速度都無法超越光速,這就是光速的極限原理。

3、電子雙縫干涉實驗的解說:

以靜態光粒子為實質的宇宙大海,對於光的波粒二象性可以得到完美的解釋,那麼,對於光的雙縫干涉和衍射的解釋,只要設想為水波就OK,在此無需多筆。

現在重點回到電子的雙縫干涉實驗。

實驗設想:

如果我們把雙縫干涉實驗的設備搬到池塘裡,然後向池塘裡投擲石子,我們無需思考,必將出現水波的雙縫干涉現象。

現在,我們把池塘裡的水換成靜態光粒子,把石子換成電子,電子的靶射就是投擲石子,這樣就會歸到電子的雙縫實驗,無疑,必將發生光的干涉現象。

實驗分析1:

在電子雙縫干涉實驗中,因為靶射電子而產生了干涉現象,量子理論認為,電子具有波性,確定了電子具有波粒二象性,如果按此推理,向池塘投擲的石子,因為水波發生了干涉現象,則也可以判斷石子具有波性?石子具有波粒二象性?

顯然,說投擲的石子具有波粒二象性,具有明顯錯誤,同樣,在電子雙縫干涉實驗中,說電子具有波粒二象性,當然一樣,也是一種錯誤。

實驗分析2:

在電子雙縫干涉實驗裡,只要電子具有光源輻射性,就能擾動以靜態光粒子為實質的宇宙大海,形成光波,必然產生光的雙縫干涉現象,但不是電子的雙縫干涉現象。

電子的雙縫干涉現象,從事實上證明了靜態光粒子充斥空間的設想。靶射的電子具有能量,從而激活了空間的靜態光粒子,形成光源,產生輻射光波,出現光的干涉現象。

顯然,只要靶射的電子具有能量,靶射多個電子和單個電子沒有實質性的區別,都將產生光的干涉現象是必然。所以實驗2和實驗3可以歸一。

同時,投射到屏幕上的光斑也不是電子穿過雙縫後的投射班點,更不是單個電子能同時穿過雙縫而具有疊加態,電子消失於實驗設備的原子捕捉,會產生電離現象,這可以實驗驗證。

4、電子雙縫干涉延遲實驗分析:

繼續回到電子雙縫延遲實驗,在這裡,為什麼觀察和不觀察,實驗會出現了兩個完全不同的結果呢?

這裡,我們必須要用到一個新理論來解說,這就是慣性圓周運動原理,內容是:

一切星體或粒子在不受任何外干擾的前提下,將保持繞一核心勻速自轉和週轉的圓周運動狀態不變,外界干擾是改變和破壞這一狀態的原因,且都具有動能:

E=1/2m(V1^2+V2^2) (4)(V1為自轉速度,V2為週轉速度)

這一原理有九個解讀

解讀一:星體和粒子在理想不干擾時,保持勻速圓周狀態,但外界干擾無處不在,所以實際觀察到的狀態,都是干擾後被改變的變態。

解讀二:星體實際狀態為相對穩定的變速橢圓運動,因為星體抗干擾能力強,受干擾穩定。

解讀三:粒子實際運動狀態表現為不確定性規律,是因為粒子抗干擾能力極弱,外界干擾具有不可預測性和不確定性,可以用熱力學第二定律去理解,所以粒子慣性圓周運動是常態性的、不確定性的破壞和改變。

解讀四:粒子運動的真實規律是:慣性圓周運動受不確定性能量干擾被破壞、干擾減小或消失後又迴歸、再受干擾再破壞的不確定性的往復變化。

解讀五:粒子運動的軌跡始終是慣性圓周運動破壞後再回歸的漸變,所以其運動的軌跡仍然是核心不變的圓周雲的概率軌跡,如電子的軌跡,就是圓周雲的概率軌跡。

解讀六:粒子的運動描述符合統計概率方程的概率解,方程的解集是確定核心的圓內點的集合。

解讀七:粒子脆弱的抗擾能力決定了任何觀察和測,量行為,都是對粒子的擾動,因為所有的觀察是“光察”,測量是“電量”,這都是對粒子慣性圓周運動狀態的破壞和改變。所以粒子具有不可測性或測不準性。

解讀八:慣性圓周運動是星體和粒子的屬性,正是因為自身具有周轉和自轉的動能,因此貯藏了內能,才能在不受干擾和能量不損失的前提下,將保持恆定的自轉和週轉運動狀態不變。

解讀九:鑑於以上分析,無論是粒子組合,還是星系構成,不再需要任何牽引力或能量來組合,繞同一核心的慣性圓周運動是大自然的普適原理。

物理學是研究星體或粒子的慣性圓周運動被破壞的原因和規律,而不是去尋找和統一所謂的牽引力或組合力。

根據這一原理的解讀,對電子雙縫延遲實驗的解答如下:

電子雙縫干涉延遲實驗分析:

當觀察設備不介入觀察時,靶射電子在穿過小孔後,釋放靶射時多餘的能量,激活靜態光粒子,形成輻射源和光波,產生光的雙縫干涉現象。

由於電子具有圓周運動的慣性,電子在釋放多餘的能量後,將恢復圓周運動狀態,從而被實驗設備的原子捕捉,實驗設備因電子多餘轉變為電離態,產生電現象。

當觀察設備介入觀察時,請重點看解讀七,當靶射電子在穿過小孔後,由於這個觀察設備必然是“光察”和“電測”,這構成了對電子慣性圓周運動迴歸的干擾。

因為“光察”擾動的持續,電子無法迴歸慣性圓周運動,被破壞為不確定性無規則運動,電子在小孔和雙縫之間無法停留和釋放能量,也就不能激活靜態光粒子而形成輻射,而是四處撞壁,使得雙縫干涉現象不能再現。

在碰撞中的電子,要麼是被實驗設備的原子捕捉,電離能量被“電量”設備中和,要麼是概率性通過雙縫,在雙縫和屏幕之間激活靜態光粒子,或直接打射到屏幕上,使得雙縫干涉現象不能再現。

電子雙縫干涉延遲實驗推演預測:

1、將觀察設備置於雙縫前和雙縫後,分別實驗,兩次實驗屏幕圖像將不會一致。

2、實驗盒四周均做成屏幕,觀察設備介入和不介入,四周屏幕斑點會不一樣。

以此表明,觀察會干擾電子的運動狀態,影響實驗結果。


華龍新觀


打一個大家都能理解的比方,這個實驗得出的結論差不多是這樣:

現在有一堵牆,牆上有兩個門。(雙縫)

往這堵牆的方向丟一個球。(光子)

詭異的事情來了,按照宏觀世界的認知,這個球,要麼通過第一個門,要麼穿過第二個門,要麼打在牆上。但是我們通過這個實驗發現,這一個球,同時穿過了兩個門。

一個球,同時地,不是先後,而是同時的,也沒有分身地,穿過了2個門。

是不是很驚悚?更詭異的事情在後面。

當人們往門上面裝攝像頭的時候(直接觀測),這個球,只會通過一個門。

彷彿他有意識一樣,知道你在看它。

這個詭異的實驗結果,直覺上反科學一樣的存在,但是無論多少次重複的實驗結果都是一樣的,這直接粉碎了經典物理學大一統的夢,當時有物理學家因為顛覆了世界觀,直接自殺了。

當然這也物理基礎理論新的曙光。量子力學是當今世界上最重要的物理學理論之一。


電動勢2


相對論和量子論是現代物理學的基礎,但這兩個跨時代的理論早在上世紀初就構建完畢了


20世紀初,物理學界對於光的波動學說和粒子學說已經爭論了幾百年了,愛因斯坦聯合普朗克一起提出了光量子學說,認為光在傳播過程中呈現波的形態,與物質相互作用時呈現粒子的形態,這種被稱為“波粒二象性”的解釋得到了物理學界的一致認同。

後來科學家們利用楊氏雙縫實驗,在點光源後面放一張擁有兩條狹縫的紙,這時候點光源的光穿過狹縫就會變成一串明暗交替的條紋,這便是證明光量子學說的干涉條紋。

在證明光擁有波粒二象性之後科學家利用電子也進行了雙縫實驗,發現電子等微觀粒子同樣具有波粒二象性,再後來隨著技術的進步,科學家們開始用儀器發射單個電子來進行雙縫干涉實驗,這時候發生了第一件怪事:

單電子雙縫實驗的結果竟然和之前的電子雙縫干涉實驗結果完全相同


之前的電子雙縫干涉可以產生明暗交替的條紋,單個電子竟然也能產生干涉條紋,但儀器明明就只發出了一個電子,它能和誰幹涉呢?這個結果就像是一個足球同時進了兩個球門一樣匪夷所思,科學家們下定決心要揭開單個電子干涉條紋的秘密,於是就有了更加匪夷所思甚至恐怖的“雙縫干涉延遲實驗”

延遲實驗的精髓就在於記錄電子在穿過雙縫後的樣子,由於只有單個電子,所以它穿越任何一條縫隙都能被直接看到,因此屏幕上的波態干涉條紋消失了,取而代之的是粒子態的痕跡,而一旦把記錄電子軌跡的機器關閉,那麼明暗條紋就會馬上出現,一旦開啟機器明暗條紋就會馬上消失。

雙縫干涉延遲實驗表明:微觀粒子的形態取決於人的觀察,被觀察的時候呈現出粒子的狀態,不被觀察時呈現波的狀態,微觀粒子就像有“生命”一樣可以感覺到人類的存在,因此雙縫干涉延遲實驗才讓很多人感到恐懼


宇宙探索未解之迷


用“恐怖”兩字形容雙縫干涉實驗並不準確,更應該用“顛覆”或者“匪夷所思”來形容,因為實驗的過程和結果都大大出乎了人們的意料,有悖於我們對現實世界的認知!

雙縫干涉實驗到底說明了什麼?

簡單來說,就是一個電子可以同時穿過兩條縫隙,這足以讓人震驚,但更震驚的還在後面,一旦我們觀察(不一定是用眼睛看)電子是如何同時穿過兩條縫隙時,卻發現它只穿過一天縫隙!

這意味著什麼?意味著我們的觀測行為可以影響到電子的運動方式,電子彷彿知道我們有沒有觀測它!

而我們的觀測行為是什麼呢?有些科學家會用“意識”描述這行觀測行為,也就是說意識可以影響物質的運動方式!

當然,也有些科學家試圖用平行宇宙的概念來就是雙縫干涉實驗,認為電子本身會處於兩個不同的宇宙,而當我們觀測時,我們的觀測使得電子的表現形式“坍縮”為其中的一種(穿過兩條縫隙中的一條),而沒觀測時電子就同時穿過兩條縫隙!

這就是雙縫干涉實驗最讓人感到恐怖的地方!

截止目前,雙縫干涉實驗的詭異現象還沒有得到完美解讀,科學家們還需要繼續努力!

你的瞭解呢?不妨說出來供大家參考!


宇宙探索


關於雙縫干涉實驗其實是驗證光的波粒二象性!首先解釋下什麼是光的波粒二象性!簡單的說就是光即是波,也是粒子!什麼時候是波?什麼時候是粒子呢?根據實驗結果來看。在沒有人的意識去專注觀測光的傳播行為時。光是波!當人們用高速攝像機設備對準光的傳播途徑去觀測時。光就變成了粒子形式去傳播!這個實驗做完之後。科學家大為不解!光的傳播形式會跟人的意識觀測與否而產生不同的結果呢?下面給出我個人的淺顯的分析!

首先要解釋為什麼光既會是波又會是粒子,那麼,咱們必須先從時空的維度的角度入手去分析,弄清楚了維度的基本原理,那麼這個問題就會迎刃而解。

根據目前科學家的理論分析,整個宇宙分為十一個維度,而我們人類生活在三維的世界裡。零維是一個奇點,沒有長寬高。一維是一條線,這條線中包含了無數個零維的點,但是一維只有長度,沒有寬幅和高度。二維是一個面,這個麵包含了無數條一維的線,二維有長度有寬度,但是沒有高度(厚度),三維是一個立體的世界,其中包含了無數個二維的面,同時具有長度,寬度,高度。那麼四維是什麼呢?以此類推,四維包含了無數個三維的空間。四維也有長度,寬度,高度,同時多了一個屬性,就是時間是變量。這就形成了四維空間!

為了更好的解釋說明光的波粒二象性。咱們暫且只談到第四個維度,因為四個維度已經足夠解釋光的波粒二象性!

四個維度的概念咱們明確之後,下一步咱們來看看各個維度之間有什麼聯繫,零維所呈現的一個點我們可以理解為一維的一條線在零維的投影。一維所呈現的一條線,是二維的一個面在一維空間上的投影,二維的一個面,是三維的立體物體在二維上的投影。這個三維的物體在二維的投影比較好理解,因為二維和三維咱們人類都能夠接觸到,比較好理解,我們就舉個例子,三維的正方體在二維的投影就是一個平面的正方形,三維球體在二維的投影就是一個圓形!這樣說應該很好理解吧。繼續往下,咱們按這個理論去推導三維的你我他,正方體,球體,高樓大廈,山山水水,光的傳播形式,颳風下雨,吃飯睡覺,所有的在我們三維世界裡發生的事都是四維空間的投影源在咱們三維世界的投影。說了這麼多推導的理論,總結一下,就是說一維是零維的投影源,二維是一維的投影源,三維是二維的投影源,四維是三維的投影源!

接下來咱們來解釋,為什麼三維空間傳播的光會呈現不同的傳播形式。我們可以看到,關於光的波粒二象性實驗中,唯一的變量是是否有人的意識在觀測光的傳播路徑。換句話說,決定光在三維世界中的形態這的這個投影是否變化的原因是在四維空間中,投影源的形態和方式的變化導致的。在實驗中唯一變化的是人的意識是否作用在光的傳播路徑上。也就是說,四維空間其實是人的意識。意識產生了變化,導致三維空間中呈現投影的成相發生了變化。

好理解嗎?如果不好理解,咱們拿我們能接觸到的二維和三維的投影關係具體再舉個例子!

比如說,現在你坐在燈光下,伸出你的手掌和地面平行,你會發現,你三維的手掌在地板這個二維世界中的投影是一個手掌的輪廓。接下來,把你和地面平行的手掌橫向旋轉90度。你會發現,地板上的投影變成了一條線,而不是一個手掌的輪廓。這就是因為投影源的角度變化,導致二維成像的形狀發生了變化。

這個理解了,咱們再回到光的波粒二象性實驗來。總結一下,咱們的意識其實就是四維的,四維的意識發生了改變,從而導致了三維空間中光傳播的成像發生了變化,不用意識觀測,光是波,用意識觀測,光瞬間變成粒子!

回答完畢!個人的淺顯認知。如有不對歡迎指正!


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這是拿已知認識去判斷未知認識。由於人的認知限制,很多現象你看到的未必就是真的,就說魔術,在知道結果面前,你認為很神奇,其實是被自己的肉眼或者意識欺騙,科學也是,在沒有儀器之前,很多現象被稱為神奇,隨著儀器的先進,越來越多的自然規律被解讀,當我們被先進的儀器帶入一個更高的領域,就會發現有更多的問題已經超出了現代的科技水平。雙縫實驗只是一種意識下的兩種判斷結果,其本身是你看到的和你看到的不一樣,而常識不是這樣的,所以被神話。科學的價值在於猜想,突破人類認知,這個結果的背後一定不會是科幻小說中所說的智子,或者就是一個現象,或者也是上帝之門。


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