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愛因斯坦研究新發現

圖文 更新时间:2024-12-23 16:45:38

一個簡單的高中物理實驗,讓科學界形成了兩大對立派,鬥争了幾十年。

就連愛因斯坦從此都開始對這個世界産生了懷疑。他不知道我們所生存的這個世界,到底是一個真實存在的世界,還是一個虛拟的世界。

愛因斯坦研究新發現(有史以來最詭異)1

當你在夜空中擡頭看月亮的時候,這個月亮是真實存在的嗎?他是一個真實的物體,還是一個虛幻的景象?這個實驗就是我們在之前提到過的雙縫幹涉實驗。

大家好,今天我們一起來揭秘這個讓人匪夷所思的實驗。到底是什麼原因讓科學家在這個實驗中對世界産生了懷疑?在做實驗的過程中,他們到底遇到了什麼不可思議的現象?還是老規矩,點贊關注,安排上,我們開始今天的話題。

上高中的時候,學理科的同學,大家還記得物理老師曾經在講光的一段内容的時候,說過這樣一句話。老師說光具有波粒二象性。

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當我問到老師光具有波粒二象性是什麼意思的時候,老師隻是簡單地解釋了一下,說是光既具有波的性質,也具有粒子的性質。大家不要去深挖這個原因,到底是什麼實驗給出的結論。隻需要記住光具有波粒二象性就可以了,考試的時候把波粒二象性這幾個字填到答案裡。

直到現在我才明白,就連愛因斯坦和牛頓,赫茲,麥克斯韋這樣偉大的物理學家都弄不清楚的事,更何況去問一個普通的高中物理老師。

120年前的12月12日,馬可尼第一次接收到了橫跨大西洋的無線電信号,當時他感覺到異常的興奮,但是他萬萬沒有想到的是在100年後的今天,通信可以改變我們世界。

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2016年8月16日,我國發射了世界第一顆量子通信衛星墨子号。同樣,我們也對未來的世界充滿期待,我們也不知道。量子到底可以把我們這個世界變成什麼樣子的?因為面對量子的研究,我們到目前為止依然隻是剛剛起步。

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而這所有的一切,都要追溯到20世紀的雙縫幹涉實驗。光的本質引發了科學界幾十年甚至上百年的戰争。并且到了20世紀初的時候形成了兩大對立派,一派是以愛因斯坦,牛頓,普朗克為首的衆多科學家。

也就是光是粒子的粒派科學家。他們認為光就是由無數個粒子所構成的,當一束光被射出的時候,它就像是一個炮彈被射出來一樣,在内部有無數個光子向遠方射去。

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而另外一派則是由惠跟斯,麥克斯韋,赫茲等衆多有名的科學家組成的派系。他們就是波派的支持者。波派的科學家認為,光就是由波組成的。光從近處往遠處傳播的時候,就像是往河裡投石塊所産生的波紋一樣。

并且有一個很現實的問題,面對着所有的科學家。隻有當光是波的時候,才可以完美地解釋大自然中所有的幹涉,衍射,偏振等等一系列在之前不可解釋的現象。

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就這樣波派與粒派鬥争了幾十年,兩家水火不容。相互諷刺。

直到20世紀初的時候,處于中立派的科學家,開始當起了和事老,他們想要停止波派于立派的鬥争,讓他們握手言和,所以決定做一個有關光的本質到底是什麼的實驗。

但是讓人萬萬沒有想到的是,就是這樣一個簡單的實驗,最終得出的結論,卻讓人匪夷所思。也可以用靈異來描述。甚至讓愛因斯坦對這個世界産生了懷疑。

為了讓兩派的科學家停止鬥争,處于中立派的科學家,開始做他們所說的雙縫幹涉實驗。

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這個實驗特别的簡單,接觸過中學物理基礎的朋友們,應該都聽說過這個實驗。這個實驗器材一共由三部分組成。一個是可以發射光子的機槍。一個是開了兩條縫隙的擋闆,而最後一個則是用來投影的屏幕。

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實驗開始後,科學家發射光子的機槍對着兩條縫隙的擋闆開始掃射。然後光子會透過擋闆的兩條縫隙,最後打在後邊的屏幕上。并且留下光斑。

最初參與這個實驗的科學家猜測,出現在擋闆的現象無非隻有三種,第一種,假如光的本質是粒子,那麼出現在後邊屏幕上的光斑則會表現出兩條光斑的樣子。第二種,假如光的本質是波,那麼出現在後邊屏幕上的光斑則是多條光斑。

這個現象,大家應該也可以理解。我們舉一個日常生活中最簡單的例子,你往河裡投一塊石頭,那麼這塊石頭投進河裡所産生的波紋則是一圈又一圈的圓形,然後逐漸的向外擴散。

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而如果你往河裡同時投入兩塊石頭,那麼此時就會以兩塊石頭為兩個中心點向外擴散許多個圓。并且兩個石頭所産生的波紋,不斷地會相交。

在波紋産生的這一範圍,橫向畫一條橫線。那麼在這條橫線上,就會出現多個相交的部分。這些相交的部分,因為兩個石塊的不同,它們有的會向上震動,有的會向下震動。所以就形成了有的相交點,震動幅度大,有的相交點會抵消波紋。

雙份幹涉實驗的結果,也和這個投石塊的實驗類似。從兩個縫隙射出去的光,可以作為兩個中心點。所以如果光的本質是波的話,那麼在這個後邊的屏幕上就會出現多條光斑,科學家猜測的第三種結果就是光既是粒子,又是波子,那麼在後邊的屏幕上,就會出現以上兩種實驗現象。

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總之,這一次實驗的根本目的,中立派的科學家,就是為了讓粒派科學家和波派科學家握手言和。

但是實驗結果卻讓愛因斯坦特别的苦惱,出現在屏幕上的光斑竟然是斑馬線的條紋,這也就意味着光的本質是波。

此時的波派科學家立刻得意洋洋,但是以愛因斯坦為首的立派科學家,從來都是一個不服輸的團隊,他們自然也不會承認這一次實驗的結果。

于是又進行了第二次實驗,第二次實驗和第一次實驗不同的是,一次隻發射一個光子。也就是他們在實驗開始之前,把發射光子的機槍調成了點射模式,一次隻能射出一個光子。但是不可思議的是,最後在屏幕上出現的現象,竟然還是斑馬紋。

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這就無法解釋了,在這裡先給大家抛出一個疑問:大家覺得第二次實驗有沒有什麼匪夷所思的地方呢?

正當波派的科學家再次得意洋洋的時候,愛因斯坦卻提出一個讓他們都無法解釋的難題。一個光子,為什麼還會出現斑馬條紋?按理說,一個光子一次發射,隻能穿過一個條紋,但是像這種斑馬條紋的現象,是兩個光子幹涉之後所産生的現象,這又該怎麼解釋?

難道是一個光子在穿過縫隙擋闆前,它自己悄悄地分裂成兩個光子了嗎?

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面對愛因斯坦的提問,波派科學家無言以對。他們也無法解釋愛因斯坦的這個疑問,隻是一口咬定光的本質是波。但拿不出實質性的證據。所有的謎團,越想疑問就越多。

于是,兩派的科學家又開始進行了第三次實驗。這一次實驗,所有的科學家更加關注的是光子在穿過擋闆之前,到底是否會分裂,進而解決愛因斯坦所提出的困惑?

他們為了更清楚地觀察實驗結果,在擋闆的左右兩方各加了一個攝像頭。哪一個攝像頭可以觀測到光子,說明光子就穿過了哪條縫隙?并且這一次實驗依然還是采用點射的模式,一次隻發射一個光子。

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實驗結果大家清楚地知道,可以觀測到。穿過擋闆的光子并沒有發生分裂。并且可以肯定的是,光子在穿過擋闆之前,它就是粒子。但是在穿過擋闆的縫隙之後,就變成了波,也同時表現出了波的性質。

第三次實驗之後,兩派的科學家握手言和,他們給出了波粒二象性,光既有波的性質,也有粒子的性質,但是接下來不可思議的現象發生了,也是有史以來所有的科學實驗中最靈異的事件出現了

投在屏幕上的斑馬線條紋不知在什麼時候,竟然悄悄地變成了兩條豎杠的樣子。這就無法解釋了。

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加了攝像頭和沒加攝像頭,實驗結果卻出現了令人颠覆三觀的結果。沒有攝像頭,光就是波。屏幕上的條紋,也是斑馬線的條紋,而加了攝像頭,光就是粒子,投在屏幕上的條紋變成了兩條豎杠的條紋。

在場的所有科學家,頓時感覺自己被實驗欺騙了,改變了所有人的傳統認知。就連愛因斯坦都開始懷疑,我們所生活的這個世界,它到底是一個真實的世界嗎?我們眼睛所看到的這一切,真的是确确實實存在的事物嗎?

雖然結果讓大家不可思議,但是處于中立派的科學家做這個實驗的目的也算是達到了。波派的科學家和粒派的科學家開始握手言,從此以後,他們需要面對的,并不是光的性質是什麼,而是出現第三次實驗的現象,到底是什麼原因造成的?

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說到這裡,大家可能會感覺到雲裡霧裡,我們舉一個生活中常見的例子,也許就會一目了然,拿我們平時看電視,看足球直播來舉例子。當一個足球運動員快要射門的時候不可思議的現象就發生了。

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在射門前,如果讓大家猜測這一顆球是否能踢進球門,如果讓球迷來分析的話,大家可能會分析,這個球是哪位運動員發射的,如果是球隊的主力那麼進球的可能性會大一些。

但是讓科學家來分析這個球是否被踢中的話,那麼科學家就會從球的角度,踢球的力度來進行分析,這些都是從我們現實世界,最傳統的認知來評價這個球是否被踢中。

但是如果按照雙份幹涉實驗的角度來分析這個球的話,那麼此時就不可思議了。這個球是否被踢中,完全取決于我們的眼睛,你如果看的話,這個球就被踢中了,如果你不看的話,那麼這個球就沒有中。這個球中不中?還能取決于我們觀測者的意識嗎?我們的眼睛,難道也可以決定直播的現場嗎?

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科學家為了進一步驗證這個實驗的結果,後來又做了多次實驗,最後得到的結果卻依然不可思議。好了,本期話題就到這裡了,你認為我們這個世界是真實存在的嗎?你眼前所看到的一切,真的是由你的意識,你的視覺所造成的嗎?歡迎大家在評論區留言讨論,我們下期再會。

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