电子双缝干涉实验,到底恐怖在哪?

什么意思,比如说有个光子,它在通过双缝的时候,已经“知道”了未来是否会被观测,然后“决定”否进行干涉,是不是很奇怪?果出现在了因的前面,因果律还有用吗?还有很多别的思考,就不展开了。 感觉到这个实验的恐怖所在了吧!

先说波和粒。

有个房间,你对着门口开了一枪,子弹从门飞进去打在一个点上,这是粒子,直线传播的。

还是这个房间,你对着门口吼了一声,里面的人站在任何一个位置都能听到,这是波。

这两种东西直觉上是觉得性质是截然相反的,但微观上偏偏就不是。记住这句话,看后面的内容。

杨氏双缝干涉实验,一束光通过两个缝隙,分成两个完全相同的光源,然后波峰波谷叠加,出现明暗条纹典型的波特性。

如果是粒子,想象一下,你用冲锋枪对着双缝扫射,后面放一堵墙。只有在枪口和双缝连线的延长线上,墙面才有弹孔,应该是聚集在两个地方的,这是典型的粒子性。

电子双缝干涉,是这样的,发射一束电子出去过双缝,唉,干涉的明暗条纹出现了,是波。

改成一个一个的电子发射,最后还是干涉条纹。那么问题来了,每次只有一个电子,它是如何同时过双缝,和自己干涉,然后出现明暗条纹的呢?

为了搞清楚这个问题,科学家在双缝上分别设置了感应器,电子通过的时候就会有信号,就知道电子是从哪个缝过去了,然后神奇的事情发生了,干涉条纹消失了,电子聚集在两个区域,表现出了粒子的特性。

后面还设计了更巧妙的实验,延迟擦除,双缝干涉的恐怖就在于这个延迟擦除,异常的毁三观。

现在我们已经知道,如果能测得电子通过哪一条缝,它就表现出粒子性(干涉条纹消失),如果不测就表现波动性(出现干涉条纹),那么如果把是否观测这件事放在干涉条纹这件事的后面,会出现什么呢?这就是所谓的延迟。

先科普一个概念,量子纠缠,可以理解为一对粒子,测出一个就知道另一个的状态,不管这俩粒子在天涯海角。

然后我用通俗的语言,概括一下延迟擦除。

还是光,通过A B两个缝,然后放一个晶体,过了这个晶体后就会产生一对纠缠态的光子(甲乙),然后甲射向屏幕,观察是否有干涉条纹,乙射进行另一个装置,我们就叫延迟观测装置吧。我们观测乙,就能知道甲的情况。

延迟观测装置针对A缝和B缝设计了两条光路,从A缝射出的进入光路a,从B缝射出的进入光路b。两条光路的路程不同,光路a需要 t1时间入射到检测结构,光路b需要t2时间入射到检测结构,那么根据最后入射到检测结构的时间,就知道乙到底走的是光路a还是光路b。知道它走哪一条光路,就能反推出它是穿过了哪个缝,这个时候屏幕上的干涉条纹消失了。

然后改变光路b中的一段,使得光路a和光路b的长度相同,也就是说擦除了二者差距那一段信息,最后入射到检测结构的时间相同,我们无法获知乙走的哪一条光路,也就无法反推它穿过那一条缝,这个时候屏幕上的干涉条纹又出现了。

可能有人觉得奇怪,直接在缝上测不就行了吗,搞这么复杂干嘛?

重点来了!!!敲黑板!!!

在延迟观测装置上,乙打到检测结构的时间,在甲投射到屏幕的时间之后!!

什么意思,比如说有个光子,它在通过双缝的时候,已经“知道”了未来是否会被观测,然后“决定”否进行干涉,是不是很奇怪?果出现在了因的前面,因果律还有用吗?

这个实验的延迟时间很短,零点几秒。如果光程长到几光年,那么光子能够提前几年知道自己是否被观测吗?

有人说这个实验顺带证明了上帝不存在,如果有全知全能的上帝,那么他一定知道粒子从哪个缝过去,那粒子就不可能出现干涉了。

还有一个奇怪的地方,粒子是怎么知道,人类具有足够的知识,能从光程差反推出来哪个缝的?比如做实验的是一个小学生,他并不知道改变光路b意味着什么,光子还是知道自己被观测了。

光子“默认”人类具有足够的知识能从一些条件推理得出它从哪个缝过去,他就认为出现那些条件的时候自己被观测了,这听起来多么的荒谬。

还有很多别的思考,就不展开了。

感觉到这个实验的恐怖所在了吧!

来源: 宇宙探索 – 微信

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