观测器

young说学术很多人说杨氏双缝实验可怕

发布时间:2024/8/24 16:49:30   
在物理学中,有个很值得思考的实验,那就是杨氏双缝实验。这个实验其实并不复杂,我相信很多人利用手头的东西就可以做到,一个蜡烛,一个遮光板,一块屏幕足矣。虽然实验看似简单,但是得到的结果却引起物理学界巨大的轰动,一些科学家因为实验结果对世界充满了绝望,有的学者甚至产生了自杀的念头。那么到底是什么样结果让科学家们都匪夷所思呢?接下来就让笔者为大家细说杨氏双缝实验的结果。光的波动性我们描述光,一般都会说一束光,这也说明我们认为光是具有连续性的一种物质。早在19世纪,伟大的物理学家麦克斯韦就用方程组计算出光与电磁波的性质一样,都是具有连续性的(这也就是我们现在学到的光的波动性)。虽说麦克斯韦在物理界的地位很高,但是物理是一门以实验论证理论的学科,即使你德高望重,即使你的方程组无懈可击,仍然不能肯定光一定具有波动性,一定要有可行的实验去论证这一观点。而托马斯杨所做的著名的杨氏双缝实验也论证了这一观点,具体的实验做法是:把一支蜡烛放在一张开了一个小孔的纸前面,这样就形成了一个点光源(从一个点发出的光源)。之后在纸后面再放一张纸,不同的是第二张纸上开了两道平行的狭缝。从小孔中射出的光穿过两道狭缝投到屏幕上,就会形成一系列明、暗交替的条纹,这就是现在众人皆知的双缝干涉条纹。屏幕上出现的明暗交替条纹,就是波峰与波峰叠加和波峰与波谷相抵,也说明了光具有波动性。正是由于理论方程的严密性和实验的可行性,在较长一段时间内,大家都认为光是具有波动性的。不过,科学的美妙之处在于不断地怀疑。光的粒子性到了20世纪,这是物理学高速发展的时期,因为在这一时期“量子力学”的理论诞生了。“量子力学”的诞生是因为传统光的波动理论无法解释光电效应。在光电效应中,人们观察到将一束光线照射在某些金属上会在电路中产生一定的电流。可以推断是光将金属中的电子打出,使得它们流动。然而,人们同时观察到,对于某些材料,即使一束微弱的蓝光也能产生电流,但是无论多么强的红光都无法在其中引出电流。根据光的波动理论,光强对应于它所携带的能量,因而强光一定能提供更强的能量将电子击出。然而事实与预期的恰巧相反。于是,在年,爱因斯坦对此提出了一个理论,解决了之前光的波动理论所无法解释的实验现象。他引入了光子,一个携带光能的量子的概念,爱因斯坦认为光是由一个一个的光子组成。这一理论的提出也说明了光和其他微观原子一样具有粒子性。但是这一观点是不是与之前麦克斯韦和托马斯杨的理论相悖了呢?上面我也提到物理是需要可行实验支持的理论,为了能够验证这一理论,很多人再次对杨氏双缝实验进行实验。因为不同的研究人员用了不同的实验方法,这里我不再赘述,我只说一个和结论相关的实验。这个实验摒弃了许多繁琐的设计,只是简单地将杨氏双缝实验中的屏幕换成了粒子观测器,这一举动看似简单但是结果却发生了巨大的改变。人们用同样的方法让光源通过小孔,但是在粒子观测器并没有发现明暗交替的条纹,取而代之的是一个一个的粒子,也就是爱因斯坦所说的光子。波粒二象性正是由于上述两种不同的实验结果,物理学家实在是没有好的办法解释,所以就提出了我们物理课本上所说的波粒二象性,也就是说光既具有波动性,又具有粒子性。笔者的猜想其实这也正是杨氏双缝实验的可怕之处。原因在于同样的实验,只是观测的设备发生了改变,从而使得实验结果发生巨大的翻转。也就是说我用屏幕观测,光就具有波动性;我要是用粒子观测器观测,那么光就具有粒子性。那么是不是就意味着我的观测方式决定了光的性质呢?那是不是意味着我的意识决定了我所看到的事物呢?根据这一结果我们可以延伸思想去考虑:比如说一个距离我们有着一亿光年的光源,当它通过小孔后,我们用屏幕观察会是一段一段的光波,用粒子观测器观察会是一个一个的光子。而距离我们一亿光年的光源,是在一亿光年之前就开始发光,属于过去;而我们用什么方式观测,属于现在,是不是意味着我现在的选择在决定着过去的历史。然而,我们通常的逻辑思维认为过去决定现在,现在决定未来。可是上面所说的却是现在的选择决定着过去,和我们的经典逻辑思维相悖。那么到底哪一种观点才是正确的呢?结语最后我想说的是,杨氏双缝实验的结果并不可怕,可怕的是这个实验结果所带给我们的思考。如果小伙伴们有好的想法,欢迎大家和笔者多多交流,让我们一起思考。

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