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楊氏幹涉實驗細思極恐

圖文 更新时间:2024-06-28 08:08:57

中學物理在講到光的特性與量子物理初步知識的時候,講到了光具有波動性,光是一種波,而最能證明光具有波動性的實驗之一,就是著名的楊氏雙縫幹涉實驗

詭異的楊氏雙縫幹涉實驗

楊氏實驗的過程并不複雜,先讓一束光(或者電子束)穿過一個狹窄的單縫,使光變成單一的可以形成幹涉的光源,再讓這束光穿過兩個距離很近的狹窄的雙縫,理所當然的,在雙縫後面的光屏或者感應接收器上,得到了明暗相間的幹涉條紋。

楊氏幹涉實驗細思極恐(詭異的楊氏雙縫幹涉實驗)1

不過,這一切理所當然的物理現象,在後來新發現的現象中,被完全打破了。在後來的實驗中,物理學家們想要觀察一下,在某一瞬間,到底光波中的光子或電子是穿過了哪一條雙縫,于是就把感應器對準雙縫中的一條進行觀察,結果詭異的事情發生了。

在建立的對雙縫的觀察者之後,物理學家發現,光的幹涉現象奇迹般的消失了,再也觀察不到光波的幹涉現象了。物理學家們經過反複的實驗,最後得出了一個令他們完全崩潰的結論:楊氏雙縫幹涉的結果,與是否對它進行觀察有了因果邏輯關系。你不觀察它,幹涉就能發生,一旦你對它進行觀察,幹涉就不再發生,這是物理學家們完全不能接受的現實。

發現了問題,總要去尋求答案,于是對楊氏雙縫幹涉實驗出現了各種各樣的解釋,有些甚至是牽強附會的解釋,有的僅僅是為了使邏輯上通達,能說明自己接受而已。

這裡大家一起來研究一下,對楊氏雙縫幹涉實驗的一些新的解釋。

觀測者對目标的影響其實很普遍

先說一個容易理解的例子,有人喜歡唱歌,在自己家裡或者沒人的地方,唱歌唱得非常好,可是一旦他登上舞台,有了觀衆,也就是觀察者,在唱歌的時候,有人就會手心冒汗,心慌意亂,歌也唱不好了。當然也有一種人的性格是人來瘋,觀衆越多,他表演得越好。但是無論是唱得更好了,還是唱得不好,都是觀測者影響了他本來的唱歌狀态,這是一個觀察者對被觀察者施加影響的例子。

另一個例子,需要理解它,思維又要向前跨一步。現在的電腦液晶顯示器,由于液晶的特性,它發出的光線是一種偏振光,如果你拿一個偏振眼鏡片(開車的朋友很多都配有這種眼鏡),對着電腦屏幕進行旋轉,就會發現顯示器的亮度在周期性的變化,從明亮到完全看不見,再到明亮。液晶顯示器發出的光線并沒改變,但是由于觀察者的作用,最終得到的觀察結果發生了改變。

楊氏幹涉實驗細思極恐(詭異的楊氏雙縫幹涉實驗)2

再回到楊氏雙縫幹涉實驗,物理學家認知的基礎,是默認為觀測者,也就是觀察儀器對實驗本身沒有影響,就像是對電腦硬盤僅僅隻是進行了讀取操作一樣,沒有改變實驗的狀态。然而真是這樣嗎?從一般物理認知可以知道,作用與被作用者永遠都是相互的作用影響,根本就沒有獨立的作用存在。那麼可以推測,在觀察者對楊氏幹涉實驗進行觀察的時候,一定是對被觀察者産生了影響,隻是這種影響是如何發生的,以現階段的物理實驗手段,還沒有能力觀察到這麼深的物理層次而已。

這應該是一種最能接受的解釋,觀測者的介入影響了楊氏雙縫幹涉實驗的結果,是真實發生了影響,如何影響的,需要去研究,如果強制認為觀察者對實驗沒有影響,可能從一開始就犯了研究方向性的錯誤。

不承認有這種深層的影響存在?

偉大的物理學家愛因斯坦,直到去世也無法理解與接受的一個事實:量子糾纏現象。量子糾纏難以接受的是兩個量子的超距作用,這裡先詳細解釋一下什麼叫做量子糾纏。

物理學上有這麼一個有趣的現象,電子在繞着原子核高速旋轉的時候,還在自轉,這種現象叫做電子的自旋。假如兩個電子在距離很接近的時候,會發生一種自旋完全相反的情況,假如一個電子自身旋轉方向是順時針,另個一電子旋轉方向就必然是逆時針,這兩個電子就形成一個發生了糾纏現象的電子對。如果人為地改變其中一個電子的旋轉方向,把其中的一個電子由順時針自旋,變成了逆時針自旋,另一個電子的旋轉方向也會跟着改變,電子糾纏了嗎。

楊氏幹涉實驗細思極恐(詭異的楊氏雙縫幹涉實驗)3

那麼詭異的現象來了,當把兩個電子分開,拿到距離很遠的地方的時候,例如一個電子在地球上,而另一個在月球上,人們驚異地發現,這種量子糾纏現象依然存在。當改變了地球上的電子的自旋方向後,月球上的電子自旋方向也跟着改變了,物理在這裡發生了超距作用。

這是愛因斯坦完全無法接受的現象,所以愛因斯坦絕對不會承認有這種現象存在的。非常遺憾的是它偏偏就發生了。

理解楊氏雙縫實驗,需要全新的時空觀

人類最容易理解的概念是時間與空間的概念,時間每時每秒都在流逝,人對時間感覺很強烈,而空間最容易理解的感覺就是距離感。但是人最難理解的也是時間與空間的概念。

時間到底是什麼東西?除了能觀察到周圍的世界,仿佛随着時間的流逝在不斷的變化之中外,還有就是看着手表,計時器在不斷地跳動、走動。除此之外,時間在哪裡?世界是物質的,那麼時間是哪種物質?時間真的存在過嗎?還是人習慣了對變化的一種描述。從根本上講時間是人大腦裡抽象出來的一種概念而已,它可能從來就沒有存在過。

再說到空間的概念,用距離感來解釋空間,容易理解一些,假如測量西安到北京的距離,從行車路線應該有很多不同的距離,那麼到底那條路才是兩地之間的真正距離?這個不難解釋,人已經規定好了,兩地之間拉條直線,就是真正的距離,這是在二維平面裡面的最短距離,它表示了一種空間。

楊氏幹涉實驗細思極恐(詭異的楊氏雙縫幹涉實驗)4

那麼問題來了,當我們增加一個維度的時候,在三維空間裡面觀察兩地的距離,特别是如果空間發生了彎曲,在彎曲的空間裡,兩地之間的距離是多少?有一點可以肯定,不是一條直線之間的距離了。如果空間維度再增加,增加到四維、五維甚至九維、十維,這兩地的距離還存在嗎?在多維空間裡,從一個維度直接進入另一個維度,根本就沒有距離存在了。

楊氏雙縫幹涉實驗的空間解釋

對楊氏雙縫幹涉實驗的另一種解釋,是認為在光子穿過雙縫的實驗中,一個光子同時穿過了兩條縫隙,從而破壞了幹涉形成的條件,當然了,這是反邏輯的,常人無法接受的解釋,如果站在多維的時空角度來思考,這種現象,就是可以理解的。楊氏雙縫幹涉實驗中的那兩條雙縫,雙縫之間的距離空間,其實根本不存在。這種解釋也可以解釋量子糾纏的原因了,那就是所謂的超距作用是不存在的,因為根本就沒有距離。

楊氏幹涉實驗細思極恐(詭異的楊氏雙縫幹涉實驗)5

觀測者之所以對實驗現象産生了影響,是觀測者的介入,恰好破壞了雙縫在二維空間的距離形成條件,最終導緻了無法理解的結果出現。人們隻能接受的,其實是一種順序的時空觀。原因決定結果,如果反過來了,當人們突然發現,結果能決定原因的時候,就會變得完全無法接受了,人的局限性思維就在這裡,思維定式使然,思維模式已經固化與僵化了。

結束語

人最不能接受的就是邏輯上的悖論,從認知上就希望它是不存在的,遺憾的是悖論偏偏是存在了,從理發師悖論,到薛定谔的貓。悖論不是反邏輯,隻是人們喜歡掩耳盜鈴習慣了某些邏輯而已。無法解釋的,不能理解的都希望它不存在最好,因為它是無法解釋的,從心理學上這是人無法接受的,無法接受的事實,最好的辦法就是去回避掉。

人最需要的是提高認知心理層次,這個才是最重要的。

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