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雙縫幹涉實驗有科學解釋了嗎

圖文 更新时间:2024-09-30 02:57:15

雙縫幹涉實驗有科學解釋了嗎?物理學有許多奇妙之處,哪怕是中學時期初步學習的東西也大有玄機,現在小編就來說說關于雙縫幹涉實驗有科學解釋了嗎?下面内容希望能幫助到你,我們來一起看看吧!

雙縫幹涉實驗有科學解釋了嗎(為何說雙縫幹涉實驗詭異)1

雙縫幹涉實驗有科學解釋了嗎

物理學有許多奇妙之處,哪怕是中學時期初步學習的東西也大有玄機。

相信學過物理的朋友都聽說過雙縫幹涉實驗,這是一個讓無數科學家為之争論,甚至感覺可怕的詭異實驗。

那麼,雙縫幹涉實驗這個看似普普通通的中學實驗,到底隐藏了什麼不為人知的秘密呢?

雙縫幹涉實驗

愛因斯坦曾因不滿量子力學的随機解釋,說出了“确信上帝不會擲骰子”的著名言論。

可随着越來越多的科學實驗證明了微觀物質的不确定性,讓人們産生了懷疑,而這一切還要從托馬斯·楊的雙縫幹涉實驗說起。

雙縫幹涉實驗就是一個固定光源通過單縫獲得一個線光源,然後讓這個新光源通過雙縫,最後在光屏上得到幹涉圖樣。而它的神奇之處在于,兩條狹縫之間的光源會因為相互之間的幹涉,疊加形成多條平行光,也就說明光是具有波動性的。

在此之後的1905年,愛因斯坦解釋了光電效應,說明了光的粒子性,并且大家都認為粒子性和波動性是天然對立的,于是科學界開啟了關于光的波動性和粒子性的争論。

直到1924年,法國物理學家路易·維克多·德布羅意提出了光的波粒二象性,它的提出很好地解決了波和粒子的矛盾,也更好地解釋了雙縫幹涉實驗的實驗結果,為物理學打開了一扇新的大門……

說到這裡,很多人可能會覺得疑惑,既然雙縫幹涉實驗的實驗結果都有了科學解釋,那為什麼還要說這個實驗可怕呢?

雙縫幹涉實驗的詭異之處

實際上,這個實驗在後來已經被很多科學家重複驗證。發展到最後,人們認為微觀世界的質子、電子和其它基本粒子也都具有波動性,于是有物理學家就選擇了容易觀察的電子作為實驗對象,開展了著名的電子雙縫幹涉實驗。

與基礎實驗的操作一緻,實驗者使用電子束射向雙縫擋闆,後面同樣出現了多個條紋,但在好奇心驅使下,實驗者想知道電子是如何穿過雙縫的,于是使用了探測器對其進行觀察,沒想到卻出現了詭異的一幕。

在觀察時,電子束隻通過了一條縫,并且在後面的投射屏中也隻能看到一條條紋,與最初的結論截然相反。這讓操作者百思不得其解,還懷疑實驗器材出故障了,可經過多次重複的實驗觀察後,依然是同樣的結果。

這像極了電子是有“自由意志”的,當未采用技術觀測時,人們看到的是透過雙縫形成的多重疊加态,而一旦進行技術觀測,電子束又會隻走一條縫形成一個條紋……

于是很多科學家都認為這個實驗細思極恐,仿佛所有的微觀物質都會在“确定”與“不确定”之間反複“橫跳”,就像透過雙縫的電子一樣,它可能是一個電子,也可能不僅是一個電子。

在這種量子的疊加原理中,所有微觀粒子的未來都具有随機性,而未知的東西往往最令人恐懼……

關于雙縫幹涉實驗的解釋

此後也出現過很多類似的實驗,有學者大膽指出:粒子性和波動性可以同時存在,但不能同時表現,即一次隻表現為一種性質,微觀物質在有觀測者的情況下會維持理論上的運動,在無觀測者情況下表現則為無序混亂的,具有不确定性和随機性。

從哲學角度去思考,其實诠釋的就是對立統一的觀念,雖說物質決定意識,但說不定意識也在量子力學的世界中,在無形中改變了物質的性質……

寫在最後

當然,在物理學中,類似雙縫幹涉實驗的還有貝爾不等式檢測。如果說雙縫幹涉實驗的結果,證明了在量子世界中,微觀物質粒子是存在“自由意志”的,那麼貝爾不等式檢測則對我們生活的這個世界的真實性,做出了判斷。

因此從某種意義上來說,貝爾不等式檢測甚至比雙縫幹涉實驗更加恐怖。

看似簡單的實驗,可能不僅僅在幫助我們理解物理原理,從另一個角度來看,還給我們看待這個世界提供了新的視角。

當覺得人生失意悲觀時,想想這隻是上帝投骰子的遊戲,而人的主觀能動性也是可以将不确定變成确定的,這樣的生活是不是就顯得沒那麼糟糕了?

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