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#量子力学#量子力学中最神奇的实验，双缝实验为什么让科学家感到不安？


#量子力学#量子力学中最神奇的实验，双缝实验为什么让科学家感到不安？
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#量子力学#量子力学中最神奇的实验，双缝实验为什么让科学家感到不安？
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#量子力学#量子力学中最神奇的实验，双缝实验为什么让科学家感到不安？
双缝实验是量子力学中 ， 最为神奇的实验之一 。 该实验由英国科学家托马斯·杨在1807年提出的 ， 证明了光波动性；到了20世纪初 ， 量子力学的出现 ， 给双缝实验增加了新的解释 。
光的历史
牛顿是光学的鼻祖人物 ， 在17世纪建立经典力学 ， 认为光是由许多微小粒子组成的粒子流 ， 也就是“光的粒子学说” ， 该理论成功解释了光的折射、反射等等现象 ， 在后来的100多年时间里 ， 粒子学说一直被视为光的正统学说 。
到1807年 ， 英国科学家托马斯·杨发现了光的双缝干涉实验 ， 这一实验证明光是波而非粒子 ， 因为干涉是波的特征 ， 从此 ， 光的波动学说逐渐代替粒子学说成为正统 。
又过了100多年 ， 光的波动学说遇到一些无法解释的现象 ， 比如黑体辐射、光电效应等等 ， 然后普朗克、爱因斯坦等人 ， 再次把光的粒子学说搬上科学舞台 。
着量子力学的发展 ， 科学家提出了光的波动二向性 ， 大物理学家费恩曼曾说过：“双缝干涉是量子力学的核心实验 ， 其中包含了量子力学最深刻的奥秘 。 ”
双缝干涉
在经典力学的波动学说中 ， 双缝干涉就是对光的波动解释 ， 并没有神秘的地方；但是在量子力学中 ， 双缝干涉就没那么容易解释了 ， 其中有很多地方 ， 科学家到现在都没有弄清楚 。
对于该实验 ， 首先量子力学认为 ， 光是由一份一份的光量子组成 ， 每份的能量大小为E=hυ ， 其中h为普朗克常数 ， υ为光子的频率 。
束单色光穿过狭窄的单缝后再次穿过双缝 ， 就会在双缝后面的屏幕上产生干涉条纹；该实验的神秘之处在于 ， 如果我们一个一个地发射光子 ， 也能得到干涉条纹 ， 甚至我们把光子换成电子 ， 甚至是分子 ， 也能得到干涉条纹 。
果从粒子的角度看 ， 粒子穿过单缝后 ， 再次穿过双缝时只有两个选择 ， 应该在屏幕上得到两条亮纹；可事实是得到了多条明暗相间的干涉条纹 ， 说明单个粒子在该实验中能进行自我干涉 。
换句话说 ， 单个粒子不是通过了一条缝 ， 而是同时通过了两条缝；你没听错 ， 是单个粒子在同一时间 ， 同时通过了双缝 ， 就好似单个粒子一分为二后通过了双缝 ， 然后再进行干涉组成一个粒子落到屏幕上 。
实验的神秘之处还在于 ， 一旦我们试图探测粒子到底穿过了哪条缝 ， 比如在双缝处加上探测器 ， 那么干涉条纹会立刻消失 ， 就好像粒子知道你对它进行观测了一般 。
实验过程的观察与否 ， 居然会影响到实验结果 ， 这是非常令人费解的；当初爱因斯坦还对量子力学嘲笑到：难道在你不观察时 ， 月亮就不存在！
【#量子力学#量子力学中最神奇的实验，双缝实验为什么让科学家感到不安？】这个解释让人非常难以接受 ， 但这正是量子力学对双缝实验的诠释 ， 无数顶尖级的物理学家 ， 都试想过你能想到的任何可能 ， 最后都认为这个解释是最合理的 。
实验经过延伸 ， 还引出薛定谔的猫、量子延迟选择实验等等；比如在薛定谔的猫中 ， 猫死与猫活 ， 对应的就是双缝干涉实验中的两条缝 ， 两个实验本质上是一样的 ， 如果解决了双缝干涉实验 ， 也就解决了那只半死不活的猫 。


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