双缝干涉实验为什么恐怖(电子双缝干涉实验到底恐怖在哪里)
2023-06-04 20:06:05投稿人 : yq4qlskj围观 : 57 次0 评论
相信大家都听说过电子双缝干涉实验。说“这个实验很吓人”有点过了，但是实验的过程和结果都不可思议。
虽然只是一个实验，但双缝干涉实验本身就能反映量子世界的很多基本问题。科学家对这一实验的不断研究也推动了量子力学的发展，如“薛定谔的猫”思想实验，以及量子世界中的量子纠缠、波函数坍缩和不确定性。
电子双缝干涉实验起源于科学家对光的本质的研究。其实科学家对光的本质的研究从来没有停止过，贯穿了科学发展的全过程，这里就不详细介绍了，不然就三天三夜了。
长话短说，现在主流科学认为光具有“波粒二象性”，托马斯·杨的双缝干涉实验证明光具有涨落，爱因斯坦的光电效应证明光具有粒子性，因为光的“波粒二象性”已经成立。
人们很容易接受光的波粒二象性，但当科学家用电子代替光子再次做双缝干涉实验时，过程和结果都令人难以置信。
在人们的固有思维中，电子是固体粒子，就像一个玻璃球。这样，如果用电子代替光子做双缝实验，就不会出现干涉现象，也不会出现干涉条纹。
但事实并非如此，结果远远超出了人们的想象。
简单说一下实验过程，一个电子发射器，一个上面有两个狭缝的挡板，挡板后面有一个接收电子的屏幕。
当科学家不断向挡板发射电子时，屏幕上出现明暗干涉条纹，说明电子不仅是固体粒子，而且有波动，通过狭缝后发生干涉。
接下来，科学家们升级了实验:一个接一个地发射电子。
结果让科学家们大吃一惊:屏幕上还是出现了明暗条纹(不过用了很多电子才更明显)！
这是什么意思？
因为一次只发射一个电子，所以仍然可以出现干涉条纹，也就是说电子同时穿过两个狭缝，然后自己干涉自己！
这就奇怪了，电子怎么可能同时穿过两个狭缝？科学家们很疑惑，于是他们在狭缝旁边安装了一个探测器，看看单个电子是如何同时穿过两个狭缝的。
然而，当科学家试图观察时，电子表现“顺从”，干涉条纹消失，只出现两条条纹。
后来实验升级了:量子擦除和延迟实验，有点复杂，这里就不赘述了。
科学家们对电子双缝干涉的实验研究了一百年，在这个过程中，出现了各种解释电子双缝干涉的理论。
其中最著名的是以玻尔为首的哥本哈根学派和以爱因斯坦薛定谔等科学家为首的两个学派之间的较量。
简单来说，哥本哈根学派认为量子世界的一切都是不确定的，随机的，只能用概率来描述，也就是“波函数”。当人们试图观察它时，“波函数”坍缩成一个“本征态”(确定性态)。
换句话说，不确定性是量子世界的固有属性，与我们观察与否无关。因为这种不确定性，电子可以出现在任何地方，甚至同时出现在两个不同的地方，电子双缝干涉实验可以解释。
但是，爱因斯坦和薛定谔完全不同意玻尔学派。他们认为世界是可描述和可认知的。量子世纪的奇怪现象之所以发生，是因为人们还没有发现一些内在的运行规律。量子世界里肯定有一些“隐藏变量”。只要能找到这些“隐藏变量”，就能解释量子世界的奇怪现象。
薛定谔甚至提出了“薛定谔的猫”的思想实验来嘲讽不确定性。
两个学校的较量，最后由贝尔不等式决定，结论简单放了。贝尔不等式表明爱因斯坦所谓的“局部隐变量”并不存在，也就是说玻尔的测不准是正确的，哥本哈根学派笑到了最后！
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