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[打听] “杨氏双缝干涉”，与“光源”等有关吗？

双缝实验： double-slit experiment

托马斯·杨： Thomas Young

光场的高阶相干性： high-order coherence

HBT实验，汉伯里-布朗-特威斯实验： Hanbury Brown and Twiss experiment

汉伯里-布朗-特威斯干涉仪： Hanbury Brown and Twiss interferometry

物质波的干涉： matter-wave interference

托马斯·杨 Thomas Young, 1773-06-13 ~ 1829-05-10

https://uploads-ssl.webflow.com/5f1dac58aba5322d8bc9beeb/5f4a5f724fe567b3eba8a193_thomasyoung.jpeg

https://www.setzeus.com/community-blog-posts/young-thomas-young

   上一篇博文，主要打听“双缝”，具体些，即“双缝的形状、尺寸、材料、壁面情况”等对干涉条纹的影响。

   本文主要打听“光源”的影响。

   简言之：双缝实验的结果，是“光、光源”与“双缝”之间所有性质相互作用的综合性结果。

一、杨氏双缝干涉，采用波阵面分割法

   现实中常采用波阵面分割法（如杨氏双缝干涉装置）或振幅分割法（如薄膜干涉装置）将一般准单色光源的光波分为两列，也可产生较清晰的干涉条纹。

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=139746&Type=bkzyb&SubID=95653

   在这种HBT强度干涉仪中，如果光源是过滤的单模热辐射可以观测到正关联；如果光源是相干激光则观测不到关联。

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=215765&Type=bkzyb&SubID=146675

二、激光，和“同步辐射光”，哪个“相干性”更好？

   带电粒子在磁场内圆形轨道中以相对论速率运动时产生的电磁辐射，沿带电粒子运动轨迹的切线方向发射出去并作为辐射源的装置。又称同步辐射光。

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=118548&Type=bkzyb&SubID=109334

三、结论：

   物理学，实在太难了。

希尔伯特, David Hilbert, 1862-01-23 ~ 1943-02-14

https://facethefact.gbv.de/wp-content/uploads/2019/03/SUBVoit_Freie_Hilbert-1.jpg

正如人类历史上数学家综合排行榜第四的希尔伯特名言：

“物理对于物理学家来说实在是太难了！”

“Physics is much too hard for physicists.”

“Physics is becoming too difficult for physicists.”

图1  (美)汉斯·C.欧翰年作；潘涛译. 爱因斯坦的错误 天才的人性弱点[M]. 2022, 第 254 页局部截图

附录、讨论：

A1  李毅伟 老师 2023-11-12 21:00

附录图1  李毅伟老师的评论：光可能有更深的物质本质。

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1409297.html

   这个问题似乎不够本质。双缝干涉实验，可能揭示了空间的物质特性。光可能有更深的物质本质。比如，光为何能穿越真空？这不是很奇怪吗？如果光本身是能量，那么当它穿越真空期间，真空已经含有了光这种物质，从而不是理论上的真空了。理论上的真空里头什么也没有，什么也不容纳，包括光。所以说，“真空”这个概念本身有一定的逻辑问题需要细究。

A2 《中国大百科全书》条目“惠勒延迟选择实验”

附录图2  《中国大百科全书》条目“惠勒延迟选择实验”局部截图

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=215805&Type=bkzyb&SubID=146687

   一般说来，我们会认为光子通过了第一个分束器BS1已经选择了怎么走，既然光子快到达终点时我们才决定放入第二个分束器BS2，按前面的结果光子应该已经选择了只沿某一条路径而来，应该不会发生干涉现象，而实际结果是干涉条纹依然出现。也就是说，观察者现在的行为可以决定过去发生的事，而这一结论是与传统实在论观念相违背的。延迟选择实验突显了量子理论与经典物理在实在问题上的深刻分歧。

说明：

   通过实体的物理实验，重新认识电磁相互作用。这是本文以及“电磁学的实验再检验”系列博文的目的。

   归根到底，物理学（以及自然科学）是实验科学。

   从历史上看，牛顿力学、麦克斯韦方程等这些公信力高的理论，都以充分的实体实验结果为前提。

   《中国大百科全书》词条“库仑定律/Coulomb's law/”，里面公然写道“电磁场理论的麦克斯韦方程组是在一些电磁学实验定律的基础上建立起来的，这些实验定律的精度和适用范围都难以言明”。

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=31176&Type=bkzyb&SubID=61925

   “电磁场理论的麦克斯韦方程组是在一些电磁学实验定律的基础上建立起来的，这些实验定律的精度和适用范围都难以言明”，

   “电磁场理论的麦克斯韦方程组是在一些电磁学实验定律的基础上建立起来的，这些实验定律的精度和适用范围都难以言明”。

   重要事情，一定要重复三遍！

附录图3  《中国大百科全书》词条“库仑定律/Coulomb's law”局部截图

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=31176&Type=bkzyb&SubID=61925

   在胆战心惊、浑身颤栗中度过了20年后，才在“最主流”的《中国大百科全书》里读到上面的说法！

原来我才是“最主流”啊！

原来我才是“最主流”啊！

原来我才是“最主流”啊！

多年荒唐言，一把辛酸泪！都云真傻傻，谁解其中味？

二十年来辩是非，

胆战心惊做思维，

实验本来超逻辑，

大梦初醒主流谁！

参考资料：

[1] 2022-12-23，惠勒延迟选择实验/Wheeler's delayed choice experiment/何琼毅，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=215805&Type=bkzyb&SubID=146687

   物理学家J.A.惠勒为了检验隐变量理论和量子力学的正确对错而提出的一个思想实验，是量子双缝实验的一个推广。

[2] 2022-01-20，相干光/coherent light/崔宏滨，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=139746&Type=bkzyb&SubID=95653

   能够产生稳定而清晰干涉花样的光波。严格意义的相干光相干度为1。

[3] 2022-12-23，部分相干光/partially coherent light/崔宏滨，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=139619&Type=bkzyb&SubID=95653

   通过一定的装置后能够产生干涉的实际光波。

[4] 2022-12-23，光场的高阶相干性/high-order coherence/吴金辉，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=215766&Type=bkzyb&SubID=146675

   建立高阶（大于一阶）相关函数对光场相干性的描述。

   但是，所有一阶相干实验均无法区分，尽管光谱特性相同却在量子特性上存在本质差异的两个光源：一束激光和一束热光可能具有相同的一阶相干特性。

[5] 2023-06-07，光的干涉/light interference/胡望雨，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=196081&Type=bkzyb

   两束（或多束）光必须满足一定的条件才能产生干涉：①频率相同。②振动方向相同，或很相近。③相位差恒定。这些条件叫作相干条件。

[6] 2022-06-04，光的二象性/duality of light/胡望雨，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=196079&Type=bkzyb

   但实验中光非常弱时，改用光电倍增管代替屏幕来接收光，实验显示光逐渐变弱时干涉图样逐渐消失，代之出现的是一个个到达的光子，到达原亮纹处的光子多些，到达原暗纹处的光子少些或没有，只是统计的结果，光子的空间分布与原来的干涉图样符合。

   如双狭缝干涉实验，每个光子都有一定的概率同时通过两个狭缝，这样才产生了干涉图样；如果硬是设法使哪些光子经过哪个狭缝，就不会出现干涉图样。

[7] 2022-12-23，物质波的干涉/matter-wave interference/庄鹏飞，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=215503&Type=bkzyb&SubID=146663

[8] 2022-01-20，光的衍射/diffraction of light//胡望雨，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=196082&Type=bkzyb

   光在传播过程中遇到障碍物而偏离直线传播的现象。

[9] 2023-03-16，量子光学/quantum optics/汪凯戈、吴金辉，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=215486&Type=bkzyb&SubID=146659

   用量子理论来研究光的相干性、统计性以及光与物质相互作用规律的光学分支学科。

[10] 2022-01-20，量子相干效应/quantum coherence effect/王荣明，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=272510&Type=bkzyb&SubID=152339

   同一量子系统中，若干不同态叠加成一个纯态时的现象。

[11] 2022-12-23，量子干涉效应/quantum interference effect/常凯，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=157293&Type=bkzyb&SubID=126068

[12] 2022-01-20，同步辐射光源/synchrotron radiation/乐孜纯，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=118548&Type=bkzyb&SubID=109334

   带电粒子在磁场内圆形轨道中以相对论速率运动时产生的电磁辐射，沿带电粒子运动轨迹的切线方向发射出去并作为辐射源的装置。又称同步辐射光。

[13] 2022-12-23，同步辐射/synchrotron radiation/赵振堂、柴之芳，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=141043&Type=bkzyb&SubID=61964

[14] 2023-03-30，同步辐射/synchronous radiation/柴之芳，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=74798&Type=bkzyb&SubID=84254

[15] 2023-06-04，同步加速辐射/synchrotron radiation/尤峻汉，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=146957&Type=bkzyb&SubID=87351

[16] 2022-12-23，HBT实验/HBT experiment/吴金辉，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=215765&Type=bkzyb&SubID=146675

   在这种强度干涉仪中，如果光源是过滤的单模热辐射可以观测到正关联；如果光源是相干激光则观测不到关联。   汉伯里-布朗-特威斯干涉仪（Hanbury Brown and Twiss interferometry, Hanbury Brown and Twiss experiment）

[17] [美]康斯坦丝·瑞德著 胡复 杨懿梅 赵慧琪译. 库朗：一位数学家的双城记[M]. 1999 第 55 页

   1912年希尔伯特把他的注意力由数学转向物理学，用他著名的话来讲，物理学对于物理学家来讲实在是太难了。

   他要他在慕尼黑的朋友阿诺德索末菲送一位较年长的学生来当他的物理学助教。索末菲从这时一直到20年代一个接一个地送来学生，其中头一位是保罗埃瓦尔德。

[18] （美）冯·卡门，（美）李·埃德森著. 冯·卡门[M]. 2019  第 50 页

   现在看来，希尔伯特提出的理论确实富有天才，不少地方还具有相当的直观性。

  要是问他为什么要研究物理学，他总是说，对物理学家来说，物理学太难了，需要客观公正、根基雄厚的数学帮助他。1

9世纪，工科院校广泛采用描述法或所谓的定性方法来研究自然现象。希尔伯特的论点教我懂得应该用定量方法取而代之；起码也得用定量方法来加强它。

   他的理论使我坚信白然界具有数学本质，从而推动我毕生在那些光凭经验无法澄清的混乱领域中寻求数学解答。

[19] (美)汉斯·C.欧翰年作；潘涛译. 爱因斯坦的错误 天才的人性弱点[M]. 2022   第 254 页

   “物理学对物理学家来说太难了”。

相关链接：

[1] 2023-11-11，[打听] “杨氏双缝干涉”，与“双缝”的材料形状等有关吗？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1409297.html

[2] 2023-07-23，[讨论] 电磁学的实验再检验（7）：电磁波的刚性（关联“光压”）

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1396376.html

[3] 2022-05-16，[讨论] 电磁波会传递机械力或电磁力吗？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1338778.html

[4] 2022-08-02，[求助] 希尔伯特“物理对于物理学家来说实在是太难了!”的出处

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1349735.html  

[5] 2023-10-26，[最主流，实体的物理实验波形] “费曼电容器充电”的电压波形观察

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1407363.html  

[6] 2023-07-27，[阶段小总结，要点，小结] “电磁学的实验再检验”相关博文要点

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1396886.html

[7] 2023-07-29，[重复就是力量] 判定实验：电磁波的刚性

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1397135.html

[8] 2023-07-28，[重复就是力量] 判定实验：“费曼电容器充电”与“坡印廷矢量 Poynting vector”

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1397039.html

[9] 2023-07-14，“电磁学的实验再检验”：经典电磁学实验当代再检验的起因、意义要点

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1395251.html

[10] 2023-07-13，[最主流] 电磁学的实验再检验（1）：坡印廷矢量（Poynting vector）只是一种数学抽象？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1395225.html

[11] 2023-07-12，[惊悚、惊喜] 原来我才是“最主流”：反思麦克斯韦经典电磁理论

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1395113.html  

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