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量子力學中最神奇的實驗,雙縫實驗為什麼讓科學家感到不安?




綜述
在科學界,牛頓的地位可以說是非常高的,無論是在物理學界,還是對于數學界,他都發揮了極為重要的作用,推動了這兩個領域的發展和壯大。
同樣的,他對光學領域的發展也做出了不小的貢獻。在非常長的一段時期,當科學家們讨論到光這個現象時,都會認可“光的粒子學說”,慢慢的都認為這就是真正的光的學說。後來,由于一個科學家做了一項實驗,使大家對光的認識有了更加突破性的理解。



光的發展
提到光學的鼻祖,我們會想到那個功勳卓越的科學家,他對全世界物理和數學領域的發展都做出了不可磨滅的貢獻。他曾說過自己隻不過是站在了前人的肩上,他就是牛頓。
17世紀牛頓建立了經典力學,牛頓認為許許多多的微小粒子聚集在一起,構成了粒子群,最後變成我們見到的光,這也就是光的粒子學說。
這個理論很好的解釋了光的反射、折射現象,科學家們在後來的很長的一段時間裡都把這個學說認為是正統光的學說。


後來,到了十八世紀,科學家托馬斯.楊做了一項震驚科學家的實驗,這項實驗叫作雙縫幹涉實驗,該實驗一反常态,解釋到光的特征屬于一種波,并不是所謂的粒子。
就這樣,一段時間後,光的波動性學說漸漸的代替了光的粒子學說并慢慢的成為了正統光的理論學說。


一百年後,科學家們對光學的研究并沒有停滞不前,他們發現光的波動性無法解釋一些很常見的科學現象,最後,随着普朗克量子力學的快速發展,科學家們提出了“波粒二象性”,也就是說,光既具有粒子性也具有波動性,所以稱之為光的波粒二象性。
科學技費曼曾經說到,在量子力學中,最重要的實驗就是雙縫幹涉實驗,這個實驗深刻的突顯了量子力學的奧妙。


雙縫幹涉實驗
雙縫幹涉實驗的重要性是相對而言的,對于經典力學而言,這項實驗隻是對光的波動性進行了一些解釋,并沒有什麼其他大的作用 ,但是在量子力學裡,要想完全搞清楚雙縫幹涉實驗就沒有那麼容易了,這也成為了許多科學家想要搞清楚的問題。
該實驗說的是,把一小束單色的光從一個非常狹小的單縫裡穿過,緊接着讓他從一個雙縫穿過,最後觀察在雙縫後邊的大屏譜上是否出現一些條紋圖案。


雖然這個實驗過程聽上去非常容易做,但是細細分析的話,有一個問題讓科學家們非常疑惑。從光的粒子性學說出發,當單個粒子穿越單縫和雙縫時,就好像這個粒子把自己分成了兩半,并且這分成兩半的粒子同時穿過了單縫和雙縫,最後當落到大屏幕上時這兩個粒子又重新變成了一個單獨的粒子。


這個實驗的推理讓許多科學家都難以接受,但是他們對這個實驗的過程進行了缜密的分析,并且重複做了許多次這個實驗,最後的最好結論還是這個。
即使人們對這個神秘的實驗存有質疑,但是那麼多有權威的科學家都做了大量的實驗來證明它,也說明了這個實驗的科學性。


科學家的不安
雙縫幹涉實驗剛剛被提出時,許多科學家都做了重複的實驗來證明他,但是無論是實驗的過程還是實驗的結果,這個實驗都讓一些科學家感到不安。有一個外國科學家,他的名字叫梅裡,他想到了利用攝像機來記錄粒子運動過程的方法,後來當他用攝像機觀察粒子的移動後,結果令他感到毛骨悚然。
當攝像機照向粒子時,這些粒子好像有了自己的意識,他們好像知道了有人在觀察自己的行動軌迹,所以他們停止行動,就這樣屏幕上行的條紋圖案就消失了。


當梅裡看到這一結果時,他有很長一段時間不再相信攝像機的作用了,他向外界宣稱,粒子不是憑空傳到屏幕上的,人類的意識可以主觀控制這些粒子的行動。
這對于長期研究光的科學家們來說無疑是非常荒唐的,但有的科學家們跟梅裡做了相同的實驗,結果也是一樣。
而到現在,科學家也沒有對這個實驗給出一個合理的解釋,科學家們能做的就是等待一個新的實驗或者提出一個新的理論來合理的解釋他。都說科學的盡頭是神學,而當做完這個實驗後,這個看似是調侃的一句話沒準就真的成為現實了。


小結
就像外界的傳聞一樣,雙縫幹涉實驗是不是一項普通的實驗,它能讓許多科學家感到不安甚至是恐怖,這充分表現了這個實驗的與衆不同。仔細想一下,這個實驗真正細思極恐的地方在什麼地方呢?


也就是說,假如我們人類的世界跟電影裡一樣都是由一個造物主創造的話,我們所謂浩瀚的宇宙不過隻是他的一個玩具或者是他所設置的所謂的“程序”。
而當這個造物主觀察時,我們的宇宙可能已經發生了時間錯變,而我們的感官卻還沒進化到能觀察到這一錯變的程度。如今科學發展迅速,有這樣的猜測其實是不應該的,但是通過對幹涉雙縫實驗的研究,誰又能知道這種猜測是不是真的呢?







轉自奇怪姿勢漲知識

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