比双缝干涉实验还恐怖的实验!或许这就是世界的真相

世界之最 军事之最 2024-01-24 04:28:06
    比双缝干涉实验还恐怖的实验!或许这就是世界的真相
    物理学中有许多著名的实验,它们往往能够颠覆人类的认知,其中最出名的当属双缝干涉实验,因为它确立了光的波粒二象性,带人们进入了量子的世界!但有一个实验却比双缝干涉实验还要恐怖!
    当我们触摸一个物体的时候,是否能够想到这样一个物体居然是由无数个随机运动的粒子组成的?是的,在量子力学出现之前,所有科学家都认为这是一个荒谬的想法,但量子力学却向人们展示了一个神奇的世界。
    量子力学
    量子是现代物理的重要概念,即一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位,则这个物理量是量子化的,并把最小单位称为量子。一般而言,像电子、原子、光子等基本粒子都可以看作量子。
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    与宏观世界所遵循的规则不同,量子们有着自己所遵循的法则,那就是量子力学!量子力学为人们展示了一个让人瞠目结舌的世界,一个不同于我们认知的世界,因为这个世界居然是建立在“随机”的基础之上。
    最开始的时候,人们将物质的构成分成波和粒子两种状态,二者之间互不联系。但双缝干涉实验的出现颠覆了这个认知,因为无论是波还是粒子都不能单方面解释双缝干涉实验的结果,唯一的答案便是波粒二象性!于是便产生了量子力学,因为所有量子都具备波粒二象性。
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    双缝干涉实验
    但双缝干涉实验只是简单证明了量子的波粒二象性,并不能让人更加深入地理解量子力学的概念,于是便出现了双缝干涉实验的升级版——延迟选择实验,这是一个比双缝干涉实验更加恐怖的实验,因为它已经接近了世界的本质!
    延迟选择实验
    时间追溯到1979年,科学家们为纪念爱因斯坦诞辰100周年而在普林斯顿召开了一场讨论会,爱因斯坦的同事约翰·惠勒对电子的双缝干涉进行了进一步思考,并指出我们可以“延迟”电子的决定,使得它在已经实际通过了双缝屏幕之后,再来选择究竟是通过了一条缝还是两条。
    这种想法让所有科学家感到震惊,因为这个升级版的实验不仅能够证明量子的波粒二象性,而且还将“观察者”加入了进去,这几乎是量子力学的完美展示。但问题的关键在于,这个实验能否成功。
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    诡异的量子世界
    事实上,惠勒这个看似荒谬的想法被带到了实验室中,被科学家成功还原了出来。
    科学家们使用光子枪以单光子模式向半透镜发射光子,由于镜子的特殊性,发射出去的光子有50%的几率会穿透半透镜,也有50%的几率会被半透镜所反射。
    此时将全反射镜与光子的运动路径摆成45度角,那么光子就有直线运动与被90度反射这两种可能,然后再利用反射镜将两条光子运动路径汇总到一起,并且终点处插入一块呈45度角的反射镜,然后加上两个光子探测器,实验装置就做好了。
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    延迟选择实验
    按照宏观世界的运动规则,单个光子子只存在一种运动路径,因此两个光子探测器只有一个会拥有数据,因为另外一个根本不会探测到光子。然而实验结果并非如此!
    光子就像能够产生分身一样在两个探测器上都留下了数据,很难相信一个光子能够同时存在于两个探测器中!而这就证明了量子的波粒二象性,也是双缝干涉实验的结果,但延迟选择实验绝不止于此。
    在科学家为这个实验系统添加了观察者(摄像机或者其它设备)之后,发现光子的运动路径变得单一了,无论重复多少次,都只有一个探测器能够探测到光子!而这很明显就是量子力学中的观察者效应。
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    世界的本质
    延迟选择实验几乎完美诠释了量子的迷惑行为,同时也撕开了世界最本质的一面——原来构成世界的基本粒子这样调皮!
    是的,很难想象我们眼中一动不动的物质在微观层面上居然是这个样子!而观察者对量子行为的影响又为本就神秘的量子力学变得更加神秘了!不外乎有科学家认为,上帝在居然是在玩骰子!
    当然,这只是一个玩笑的说法,因为量子力学中的观察者指的是一些可以记录数据的设备,并不是指人类的意识,这与唯物主义并不相悖!因为观察者导致了量子坍缩,所以才出现了我们观测中的结果。
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    而且,量子诡异的行为与观察者得出的单一结果或许在一定程度上提醒我们,世界的本质也许与其展现出来的样子并不不是同一个维度,我们世界只是量子世界的一种可能性而已,或许这就是世界的本质吧!
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