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說(shuō)起雙縫實(shí)驗(yàn),大家腦海中會(huì)不自覺(jué)的冒出這樣幾個(gè)詞匯:神奇、詭異,甚至是驚悚,雙縫實(shí)驗(yàn)原本只是一項(xiàng)證明微觀粒子具有波粒二象性的物理實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)本身是成功的,成功證明一切的微觀粒子都具有波粒二象性,并沒(méi)有什么特殊之處,更談不上什么詭異,如果要是沒(méi)有后來(lái)的電子雙縫實(shí)驗(yàn),可能大家都不會(huì)聽(tīng)說(shuō)過(guò)這項(xiàng)實(shí)驗(yàn),但因?yàn)槲⒂^粒子在后來(lái)雙縫實(shí)驗(yàn)的延伸實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出了一些如今量子力學(xué)無(wú)法解釋的現(xiàn)象,一些人將這種當(dāng)前理論無(wú)法解釋的現(xiàn)象與唯心主義、人的意識(shí)聯(lián)系在一起,然后大加渲染,最后誕生了一個(gè)廣為流傳在民間的、接近于詭異的雙縫實(shí)驗(yàn)版本。 反物質(zhì)雙縫實(shí)驗(yàn) 近期,英國(guó)《科學(xué)新聞》報(bào)道研究人員使用反物質(zhì)進(jìn)行了雙縫實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果與正物質(zhì)一致,于是雙縫實(shí)驗(yàn)又再一次火了起來(lái),雙縫實(shí)驗(yàn)究竟是怎么回事?人的意識(shí)在實(shí)驗(yàn)中是否影響了物質(zhì),這篇文章和大家一起來(lái)討論雙縫實(shí)驗(yàn)其中的奧秘。 首先來(lái)說(shuō)說(shuō)英國(guó)《科學(xué)新聞》報(bào)道的反物質(zhì)雙縫實(shí)驗(yàn)是怎么回事,通常我們使用雙縫實(shí)驗(yàn)是使用電子來(lái)做的,《科學(xué)新聞》報(bào)道的反物質(zhì)雙縫實(shí)驗(yàn)使用的微觀粒子就是電子的反粒子:正電子,因?yàn)殡娮邮菐ж?fù)電的,所以電子的反電子就是帶正電的電子,如果電子與正電子相遇會(huì)發(fā)生湮滅,并且釋放巨大的能量,釋放的能量可以根據(jù)愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程計(jì)算得出,雖然正反物質(zhì)湮滅是一種幾乎完美的質(zhì)能轉(zhuǎn)換,但也絕對(duì)達(dá)不到科幻電影中反物質(zhì)武器那樣的威力,電影中將反物質(zhì)武器描述的動(dòng)不動(dòng)就可以毀滅地球,這是不符合科學(xué)原理的,再說(shuō)了,地球也是要面子的好吧,不可能動(dòng)不動(dòng)就被一種武器徹底毀滅。 回到正題,如果想要使用反物質(zhì)進(jìn)行雙縫實(shí)驗(yàn),那么就需要先制造出反物質(zhì),因?yàn)榉次镔|(zhì)在自然界是找不到的,研究人員使用的是同位素鈉-22的放射性衰變產(chǎn)生的正電子(香蕉其實(shí)也可以釋放正電子),將同位素鈉-22的放射性衰變產(chǎn)生的正電子在真空的環(huán)境下穿越雙縫,得到了結(jié)果與正物質(zhì)雙縫實(shí)驗(yàn)一樣:如果研究人員不觀測(cè),那么正電子就是一種波,穿過(guò)雙縫后形成了干涉條紋,如果研究人員觀測(cè),那么正電子就是一種粒子,穿過(guò)雙縫都留下兩條平行的圖案,反物質(zhì)雙縫實(shí)驗(yàn)證明了微觀粒子具有波粒二象性是物質(zhì)的共有屬性,對(duì)于物理學(xué)家研究反物質(zhì)具有重要的意義。 看一眼,電子就變成了粒子? 而雙縫實(shí)驗(yàn)現(xiàn)在之所以被搞得無(wú)比恐怖、驚悚,就源于這個(gè)觀測(cè)問(wèn)題上,有一些人在這個(gè)問(wèn)題上大書(shū)特書(shū),甚至有一些人直接篡改了實(shí)驗(yàn),將雙縫實(shí)驗(yàn)形容成:如果人不看,那么電子就是波,但只要是人看一眼,電子就變成了粒子,然后在把人的意識(shí)加進(jìn)去,將原本一項(xiàng)普通的物理實(shí)驗(yàn)杜撰成一部恐怖小說(shuō)。 如果要真的是人只要看一眼,電子就變成了粒子,那么雙縫實(shí)驗(yàn)是真的很恐怖,但如果我們理性的思考一下,其實(shí)不難發(fā)現(xiàn)這種說(shuō)法明顯就是錯(cuò)誤的,而且是一個(gè)常識(shí)性的錯(cuò)誤,首先來(lái)說(shuō),電子是一種很微小的微觀粒子,電子比原子核還要小很多,人的眼睛連比電子大幾百萬(wàn)倍的細(xì)菌都看不到,又怎么可能看到電子呢? 簡(jiǎn)易版雙縫實(shí)驗(yàn) 可能有的讀者不認(rèn)同這個(gè)觀點(diǎn),即使我們無(wú)法真正的看到電子,但只要我們的視野覆蓋到了電子所在的區(qū)域,不就算是變相的看到電子了嗎?只不過(guò)由于人類(lèi)眼睛的緣故,無(wú)法得到電子的清晰圖像而已,但無(wú)法得出圖像并不是意味著看不到,我相信有一些讀者肯定會(huì)使用這種觀點(diǎn)來(lái)反駁我,這個(gè)觀點(diǎn)是對(duì)是錯(cuò)呢?我們可以用實(shí)驗(yàn)來(lái)證明一下。 如果真的是我們看一眼,微觀粒子就變成了粒子,那么我們完全可以自己在家進(jìn)行雙縫實(shí)驗(yàn),由于是在家里的原因,所以我們無(wú)法使用電子發(fā)射源,那么我們可以將電子替換成另外一種微觀粒子:光子,因?yàn)樗械奈⒂^粒子都具有波粒二象性,不論是電子,還是光子,本質(zhì)上都是一樣,我們可以使用一個(gè)手電筒作為光子發(fā)射源,然后使用兩塊紙板分別制造雙縫和后面的透射版,在天黑的情況下,我們使用手電筒照射雙縫,光透過(guò)雙縫后一定會(huì)在后面的透射版上形成明暗相間的干涉圖案,接下來(lái),根據(jù):我們看一眼,微觀粒子就變成了粒子的理論,這時(shí)的我們?nèi)タ匆谎凼蛛娡采涑龅墓饩€(xiàn),那么真的光線(xiàn)會(huì)變成粒子穿過(guò)雙縫,并且留下兩條平行的圖案嗎? 有興趣的讀者可以試驗(yàn)一下,結(jié)果是:光線(xiàn)不會(huì)發(fā)生任何改變,后面明暗相間的干涉圖案也不會(huì)變成兩條平行的圖案,這就證明了并不是我們看一眼,微觀粒子就會(huì)變成粒子,雙縫實(shí)驗(yàn)也沒(méi)有傳說(shuō)中的那樣詭異。 對(duì)于觀測(cè)理解上的偏差 之所以雙縫實(shí)驗(yàn)被傳的神乎其神,是因?yàn)槲覀儗?duì)于雙縫實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)行為的理解上出現(xiàn)了偏差,觀察并不是說(shuō)人看一眼、摸一下這么簡(jiǎn)單,觀測(cè)的概念是兩者之間發(fā)生了相互作用,這種作用可以是物理作用,也可以是化學(xué)作用,但肯定不是人看一下這么簡(jiǎn)單。 研究人員在雙縫實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)電子是否通過(guò)了雙縫,是使用了一種特殊的觀測(cè)儀器,如果有電子通過(guò)了儀器,那么儀器就會(huì)出現(xiàn)提示,代表有電子通過(guò)了這條縫隙,而雙縫實(shí)驗(yàn)中電子展現(xiàn)出特殊性質(zhì)是否與這種儀器有關(guān),或者說(shuō)電子展現(xiàn)的特殊性質(zhì)是否與觀測(cè)手段有關(guān)還有待研究,除了雙縫實(shí)驗(yàn),微觀世界還有很多目前理論無(wú)法解釋的現(xiàn)象,例如:量子糾纏,但我們總不能因?yàn)楝F(xiàn)象無(wú)法解釋?zhuān)蛯⑺鼩w結(jié)于人的意識(shí)或者唯心主義,如果這樣,那要科學(xué)還有什么意義呢?要知道在幾百年前,古人還沒(méi)有辦法解釋為什么會(huì)下雨呢?任何未知現(xiàn)象并不是永遠(yuǎn)未知的,因?yàn)榭茖W(xué)永無(wú)止境,人類(lèi)對(duì)于自然的探索也永無(wú)止境。 |
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