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电子双缝实验有多诡异?爱因斯坦:我用了一辈子时间都没搞明白
送交者: 不清不楚[♂☆★★★声望勋衔16★★★☆♂] 于 2019-10-25 13:33 已读 12006 次 9 赞  

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物理学是一个研究宇宙规律的学科,它让我们从神的观念中跳出来,让唯心主义不再主宰我们的世界。可以说,物理学是现代人类科学的基石,让人类的科技得以发展,我们今天的生活就是在物理学的基础上建立起来的。大多数物理学家都是坚定的唯物主义者,唯心主义的那一套在他们那里行不通。但是,一个物理实验差点摧毁了所有物理学家的信仰,让他们对自己对世界的认知产生了怀疑。 6park.com

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这个实验就是著名的电子双缝实验,这个实验就是量子力学的开端。这个实验异常的诡异,甚至让爱因斯坦花了一生都没弄明白。他曾经说过:“我用了比研究相对论更多的时间来研究量子力学,但是我仍然不知道它是什么。”

现在让我们先来了解一下这个实验是如何发生的。在20世纪初,科学家们正在为了一个纠结了上百年的问题争论不休,光到底是波还是粒子。很多著名的科学家做了实验,最后得出的结论就是,光是一种波。但是有很多其他科学家也做了很多实验,证明光是粒子,这些科学家包括爱因斯坦、普朗克等。所以持不同意见的人在一直争吵。 6park.com

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所以为了结束这些争吵,科学家们决定做一个实验——双缝干涉实验。科学家们准备了一个可以发射电子的枪,让电子从缝隙穿过,打在一块屏幕上。如果最后缝隙后面只有两条缝,那么光就是粒子;如果缝隙后面形成干涉条纹,那么光就是波;如果出现两种以上的形状,那么光就有波粒二象性。

结果诡异的情况发生了。

科学家一共做了三次实验。第一次实验,屏幕出现了斑马线,说明光是波。波派的人很开心,觉得他们对了。但是粒派的人不服,于是又做了一次实验。然而这次实验的情况竟然和上次的完全不听,屏幕后面只出现了两道杠。两派的人不信邪,就又做了一次实验。不过这次实验在两条缝隙后都加了一个摄像机,纪录电子的行为。 6park.com

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而就是这第三次实验,引发了一场物理学界的大震动。他们用摄像机记录下来的画面显示,电子要么往左边走,要么往右边走,最后不知道怎么回事,形成了干涉条纹。结果似乎证明了光是波粒二象戏。但是真正诡异的情况还在后面。大家用摄像机的屏幕看时,突然发现,屏幕前的干涉条纹不知道在什么时候变成了两道杠。而不用摄像头看,就还是干涉条纹。当时,只有一个词可以形容科学家们的心情:震惊。他们甚至怀疑可能他们见鬼了。 6park.com

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科学家们不信邪,又多做了几次,发现结果还是这样,实验结果竟然会发生变化,而变化竟然是取决于你看不看摄像头?当时,完全打破了科学家的认知,无法相信,实验结果会因为自己的观察而发生改变。物理学家们三观集体崩塌,甚至觉得几百年的科学都是在扯淡。而且这个实验还让当时提倡唯心主义的哲学家扬眉吐气了一把,然后抓紧宣传自己的理论。

还好最后,出现了一位伟大的物理学家波尔,提出了量子力学这个概念,并且做了总结,认为量子世界有三个基本原则:一个是叠加态原理:量子可以同时处于任何不同的状态;第二个测不准原理:叠加态不能被精确测量;第三个是观察者原理:量子最后的状态,取决于你的观察,哪种状态概率高,量子就呈现哪种概率。 6park.com

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这个解释终于让科学界送了一口气,觉得他说得很有道理。但是随后又出现了很多问题,比如著名的薛定谔的猫,还有量子纠缠的原理等等。最终,没有人能研究得明白,量子到底为什么有这些性质,量子纠缠是如何发生的。直到今天科学家也没有搞懂,只能利用量子纠缠的原理,发明了量子计算机。

量子力学到底有多难?爱因斯坦在35岁以后,一直在研究量子力学,结果他说他搞不懂。其他科学家也是如此,造出第一颗原子弹的费曼甚至说没人能搞懂量子力学,中国量子通信第一人潘建伟也说:“如果我能够搞懂量子纠缠,我可以现在去死。”他认为,在他有生之年都不可能知道。 6park.com

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?量子力学中的神秘现象,让科学家头疼不已,所有科学家都认为,在量子纠缠背后,隐藏着宇宙的的巨大秘密。

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