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如何理解量子力学?(11)双缝干涉

已有 2232 次阅读 2025-11-1 15:08 |个人分类:我思故我在|系统分类:观点评述

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    如果想理解波粒二象性,有多么奇特,一个好的例子就是光子的双缝干涉实验。在费曼的眼中,双缝干涉实验包含了量子世界的全部奥秘。

    在经典的光学研究中,双缝实验就已经是证实光的波动性的关键性实验。所以这个实验就非常有趣,它告诉我们,实验结果,可能会有很多个都很好的理论来理解。在经典世界中,光是以太振动和传播的结果。当一种单色光,经过上边的单缝,然后是双缝(这里边的关键,是这个单色光的波动,可以不断扩散和分解,就和水波一样),最后在光屏上会看到清晰的明暗相间的干涉图样。这个图样证明了光是一种波,所以以太是存在的。

    在经典的世界中,如果说一个东西自己会波动,这是让人无法理解的。(一些民科,只是在拼凑概念和自己的逻辑,里边的关系究竟是什么,似乎没有能力进行区分)

    当我们知道光的量子性以后,这个图景就会变得很有意思。光子之间是没有作用的。所以这些干涉图样,就成为了无数个光量子通过双缝,然后被接收的图景。这就有些让人奇怪,难道是两个光子之间互相干涉了?这是什么意思?

    为了回答这个问题。我们可以不断地减少光源的强度,最后少到一次出来的光子,只有一个。一个光子被光屏接收后,再出来第二个。这样一来,光屏一次接收一个光子。但是,随着接收的光子数越来越多,依然重新出现了以前的干涉图样。

    让我们无法理解的东西出来了。如果一次只有一个光子,那么就不应该出现干涉图样。干涉图样,直觉上上应该是一次出来两个光子才应该出来的。(逻辑是一个好东西,但是不一定就是对的)

    这太不可思议了。这个干涉图样,实际上是一个光子通过双缝,而导致的。以前的经典解释,是根本上不对的。哪怕量子化后,逻辑的推理也是不对的。真实的结果,是无法理解的。波粒二象性是经典的概念不能理解的。

    理论解释实验,不一定就是对的,只能说是有一定的合理性。

    这个光子的双缝实验,实际上就是一个测量过程。

    发出的光子是一样的。测量的双缝也是一样的,测量的光屏也是一样的。但是测量的结果,可以有很多,而且结果看起里还比较奇特。如果只有其中的一个单缝,那么就不会出现干涉图样,而是一个包状的图样。所以怎么才能同时理解这些不同实验中的测量的结果呢?

    这个双缝干涉图样,不仅是对光子,对电子、中子等其它微观客体也是一样的。微观客体是以一种我们无法理解的方式存在和运动的。我们能理解的,只是测量它们的结果,这就是量子力学。而这种结果之间的关联,实际上也是很奇特的,与其说是理解,不如说只是解释和运用。

    所以最奇特的事情是,如此奇特的微观世界,我们真的能用一个数学方式来描述,没有什么是比这个更奇特的了。

     



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