量子力学最恐怖的实验(量子力学恐怖之处)

六八 179 0

物理场论的疑点

结论圣吉龙县觉悟,却是觉悟圣吉龙县结论?

以人类常规的思考逻辑上看,他们一定会直截了当地回答道是觉悟存有影响了结论本身。

可事实真的是这样吗?

量子力学最恐怖的实验(量子力学恐怖之处) 第1张

假如现在要说大部份的结论都是或许优先选择好的,无论他们的觉悟怎样,优先选择怎样,最终的结论都已经定下了,现代人会怎么想呢?

现代物理学中很少有科学试验像云室试验这样吓人,它向物理界传达的两个最直接的信息便是:

光和物质既能做为波,也能做为对数的光子,这依赖于它是否被观察到

即使如此,云室干涉试验的过程和结论仍是物理场论的一大之谜。

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为了方便理解云室试校正明了什么,他们得从物理场论中去寻找答案。

1925年,汉斯·海森堡给沃尔夫冈·圣马尔坦提交了一份学术论文回顾,这份学术论文展示了怎样量测物理现象光子的属性,例如它的边线、角动量和能量。

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圣马尔坦表示这能透过数学行列式来表达,单个光子有明确的峭腹和叙述,这为后来的物理场论行列式叙述奠定了基础。

同时期中,薛丁格发表了他对物理场论的波动方法论,在他的方法论中,光子的表述能是正弦波的方程。

也就是说,光子其实是波

生物学家对物理场论的进一步研究产生了“物质波”的基本概念,这也是物理场论的表述特征之一。

根据此基本概念,物理现象虚拟能被叙述为波和光子,但这依赖于观测者怎样量测它。

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物理场论在狄拉克、玻尔、海森堡、德弗洛依、薛丁格等人的工作下,当前的科学方法论都认为大部份光子都整体表现出了波动率,与此相反。

另外波动率的整体表现不仅在基本光子方面获得了校正,即便是原子甚至分子更大层次的复合光子上也获得了校正。

然而在宏观光子中,由于可见光太长,通常难以透过科学试验来检测波的特性。

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观测者下定决心物理虚拟怎样显现,假如他们企图量测两个光子的边线,那么量测该光子的边线时,它便不再是波。

但假如去企图表述它的角动量,现代人又会辨认出它的行为和波那样。

除了它存有于该蓬塔县任何取值的概率外,生物学家难以确定它的边线。

本质上看,将其做为光子或mixture量测,下定决心了它会以什么形式再次出现,而云室试验正是证明这种物质波最简单的例子。

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是波却是光子?

值得一提,云室试验远远早于生物学家们在20世纪对物理场论的叙述。

自英国生物学家理查德·杨在1801年首次进行试验来,这个问题已经困生物学家200多年。

杨的试验让他辨认出,反射光像波那样再次出现

假如他们用两个平行的入射光在墙上反射束光时,假设雷射只有两个可见光。

当光线穿过入射光时,每一入射光单厢再次出现捷伊单色光并在隔开后的一侧再次出现。

源自每一入射光的反射光再次出现绕射,并于源自另两个入射光的光进行重合且相互干扰。

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任何波都能产生干涉图案,无论是声波、光波却是穿过水体的波。

当波峰在波谷发生撞击时,它彼此会抵消,这被称作相消干涉,并会显示出暗带

当波峰撞击波峰时,它则会相互放大。

这被称作相长干涉,并会显示出亮带

亮带与暗带的组合便被称为“干涉图案”,这能在入射光对面的墙壁或是屏幕中看到。

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对于光子或电子这样的物理虚拟,它虽然也是单个光子,但假如将它透过云室射出两个光子时会发生什么呢?

光子在试验中再次出现的条纹干涉图案表明,单个光子的行为就像透过了两个缝隙那样,这使它的整体表现是两个波。

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假如在入射光前设置两个检测器,它能观察光子并在检测光子透过时亮起,检测器会在检测时有50%的时间点亮。

此时屏幕上留下的图案会发生变化,它看上去就像两道光杠。

假如在墙后面设置探测器,旨在光子穿过入射光后才进行检测,便会获得相同的结论。

这意味着即使光子会以波的形式透过两个缝隙,一旦被检测到,它就不再是波而是光子状态

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不仅如此,从另两个缝隙再次出现的第二波也会坍缩回去,透过另两个缝隙检测到光子。

相关的实践表明,透过云室隙射出的单个光子越多,探测器在50%的时间里越接近探测到光子。

这就好比抛硬币会随着抛投次数越多,正反面的概率会越接近50%。

这似乎说明,宇宙以某种方式同样在观察试验者,云室中的虚拟物理态也受概率定律支配,因此生物学家们难以确定两个物体的物理态是什么。

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显然,波和光子产生了截然不同的模式,它本应该很容易地被区分。

可一旦进入物理场论领域,事情便会再次出现这种诡异的情况。

原子尺度上,假如他们进行单缝试验,并将光子发射到传感器屏幕上。

光子会在屏幕上显示为两个点,这时他们能认为光子是光子。

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可一旦打开两个入射光,就会再次出现干涉。

假如单个地发射光子,假如它没有机会互相干扰,那它会整体表现得像光子却是波呢?

二重奏

这便是云室试验最血腥的地方,起初光子会以随机散射的方式再次出现在屏幕上。

但随着光子越来越多,干涉图案开始再次出现,每一光子本身单厢对整体波状造成影响。

按理来讲,一次发射两个光子,它之间不应该再次出现干涉才对。

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缝隙、光子、探测器都是相同的情况下,探测器关闭后,光子状图案便不会再次出现。

此时,光子的整体表现会再次在屏幕上形成波状的干涉图案

当他们不去观测它的时候,它是波,当他们观测它的时候,它是光子。

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光子似乎知道它处于波态中会去向哪里,就像影院中观众没有分配座位就再次出现了,但每一人却又知道自己该坐哪里。

光子的大部份可能路径都能相互干扰,即使实际存有的路径只有一条,大部份现实同时存有,直到最终结论再次出现。(这类似于叠加态基本概念)

云室试验在哥本哈根解释中,海森堡和海森堡为其提供了一种看法。

但两人关于物理场论的看法并不统一,海森堡提供了一种独立于主观观测者或量测的解释崩溃,它依赖于两个“不可逆”过程,并可能发生在物理系统中。

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海森堡则强调观测者和被观测者之间的“切割”,两者难以真正观测到彼此。

另两个重要问题便是物质波,两人的看法在试验本身和数学表述种再次出现了分歧。

哥本哈根解释否认了波函数提供了普通物质体的直接可理解的图像,或某些此类物质的可辩别成分。

从波函数上看,它是两个数学虚拟,它为系统上每一可能量测的结论提供概率分布。

物理态的知识还有系统随时间演化的规则,含进了大部份可预测的系统行为。

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也就是说,观测和量测物体的行为不可逆,除非根据物体的量测结论,否则不能将任何真理归因于物体。

云室试验的观测和结论能同时存有,观测本身就会导致光子发生变化,从而影响结论。

换位到哲学中,优先选择觉悟是否还具备重要性,结论是否重要。

假如说觉悟会影响结论,可结论在一开始就被定下,那优先选择是否还有意义?这便是物理场论在今天给现代人带来的思考。

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