相對論和量子論是現(xiàn)代物理學的基礎,但這兩個跨時代的理論早在上世紀初就構建完畢了
20世紀初,物理學界對于光的波動學說和粒子學說已經(jīng)爭論了幾百年了,愛因斯坦聯(lián)合普朗克一起提出了光量子學說,認為光在傳播過程中呈現(xiàn)波的形態(tài),與物質相互作用時呈現(xiàn)粒子的形態(tài),這種被稱為“波粒二象性”的解釋得到了物理學界的一致認同。
后來科學家們利用楊氏雙縫實驗,在點光源后面放一張擁有兩條狹縫的紙,這時候點光源的光穿過狹縫就會變成一串明暗交替的條紋,這便是證明光量子學說的干涉條紋。
在證明光擁有波粒二象性之后科學家利用電子也進行了雙縫實驗,發(fā)現(xiàn)電子等微觀粒子同樣具有波粒二象性,再后來隨著技術的進步,科學家們開始用儀器發(fā)射單個電子來進行雙縫干涉實驗,這時候發(fā)生了第一件怪事:
單電子雙縫實驗的結果竟然和之前的電子雙縫干涉實驗結果完全相同
之前的電子雙縫干涉可以產(chǎn)生明暗交替的條紋,單個電子竟然也能產(chǎn)生干涉條紋,但儀器明明就只發(fā)出了一個電子,它能和誰干涉呢?這個結果就像是一個足球同時進了兩個球門一樣匪夷所思,科學家們下定決心要揭開單個電子干涉條紋的秘密,于是就有了更加匪夷所思甚至恐怖的“雙縫干涉延遲實驗”
延遲實驗的精髓就在于記錄電子在穿過雙縫后的樣子,由于只有單個電子,所以它穿越任何一條縫隙都能被直接看到,因此屏幕上的波態(tài)干涉條紋消失了,取而代之的是粒子態(tài)的痕跡,而一旦把記錄電子軌跡的機器關閉,那么明暗條紋就會馬上出現(xiàn),一旦開啟機器明暗條紋就會馬上消失。
雙縫干涉延遲實驗表明:微觀粒子的形態(tài)取決于人的觀察,被觀察的時候呈現(xiàn)出粒子的狀態(tài),不被觀察時呈現(xiàn)波的狀態(tài),微觀粒子就像有“生命”一樣可以感覺到人類的存在,因此雙縫干涉延遲實驗才讓很多人感到恐懼
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