【微观世界】为什么说双缝干涉实验恐怖?到底恐怖在哪里?( 二 )



那么关于光到底是什么?就在科学界形成了两个不同的派别:波派和粒派!
粒派所认为的粒子 , 我们可以将其想象成为一个个光滑的小球 , 它们遵循实物粒子的运动规律 。 也就是说 , 当你打开手电筒的一瞬间既有无数颗光颗粒向炮弹一个沿着直线向外飞奔 。

除了牛顿之前所说的实物颗粒 , 普朗克和爱因斯坦后来也认为光是一种粒子 , 称为光量子 , 这个光量子和牛顿的微粒有着本质的区别 。 量子是一份一份不可分割、且不连续的能量 。
波派所认为的波 , 就类似于我们生活中常见的水波 , 有波峰、波谷 , 可以完美的解释光的衍射和干涉现象 。

可问题是波和粒子是完全不同的东西 , 在现实生活中我们看到的事物它是实物粒子就是实物粒子 , 它是波就是波 , 不可能存在两面性 , 我们也无法理解即使波又是粒子的事物 。
硬币不是正面就是反面 , 不可能有即使正面又是反面的硬币 , 事物不是黑就是白 , 这就是现实的确定性 。 所以波派和粒派就持续撕逼了百年 , 不分胜负 。

灵异实验:双缝干涉也许微观世界有它自己的本质 , 也许它真的跟宏观世界不一样 , 也许宇宙真的需要两套不同的理论去解释 , 也是事物真的存在两面性 , 也就是波粒二象性 , 而我们只是各执一词、盲人摸象罢了 。
那么光到底是什么?科学家决定做一个实验 , 这个实验可以完美探测波和粒子的不同特性 。 双缝干涉实验其实特别简单 , 就是在光源和探测屏幕之间放一个开了两个狭缝的挡板 。
然后用光源向挡板啪啪啪发射光子 , 然后观察屏幕上的呈现 。 这个实验无外乎两种可能:
光就是粒子 , 就是我们所说的实物小球 , 或者是生活中的石子、子弹 , 当光经过中间的挡板时 , 大部分的光会被挡住 , 只有两条狭缝可以允许光通过 , 并且光在屏幕上留下两道杠 。 这就是粒子运动的典型特性 。

光是波 , 它可以像水波那样在经过两条狭缝以后发生干涉 , 波峰和波峰叠加 , 波谷和波谷叠加 , 波峰和波谷抵消 , 最后在屏幕上留下干涉条纹 , 看起来就像是斑马线 。

第一次实验 , 我们对准双峰发射光束 , 实验的结果是在屏幕上产生了明暗相间的干涉条纹 。 这无疑说明 , 光确实是一种波 , 可以发生干涉 。
这是否就说明波派胜利了?其实不然 , 上面你是发射的光束 , 你能不能改成一个个光子来发射 。 也就是我们上文说的光量子 。 粒派认为这样铁定是两道杠!
第二次实验:重复做上述过程 , 一个一个发射光子 , 起初由于光子的数量很少 , 在屏幕上出现了杂乱无章的图案 , 但是当光子数量增多时 , 神奇的事情发生了 , 屏幕上开始显示出了干涉条纹!

到这里先不谈波粒之间的竞争 , 因为出现了一个全新的问题 , 我们知道要想产生干涉条纹 , 必须得有两个波进行干涉 , 这就是为什么要开双峰的原因 , 但缝的话任何波都不会产生斑马线 。
但是一个一个发射光子 , 单个光子要么经过右狭缝、要么经过左狭缝 , 单个光子在和谁发生干涉?难道它同时经过了双缝 , 并且和自己发生了关系?所以说波粒之争的事情在双缝实验上变得越来越复杂了 。
如何解决这个问题?科学家想到了一个办法 , 我们可以在左右狭缝后加上光电探测器 , 来看一下单个光子到底是通过了哪条狭缝 , 还是它会分身分别经过了两条狭缝?

这里需要注明一点:观察粒子经过哪条狭缝这个实验 , 历史上使用的是电子而不是光子 , 因为我们可以向电子发射光子来进行探测它到底经过了哪个狭缝 , 而光子本身我们无法去探测 , 所以使用光子的实验我们本身也做不出来 , 不过这不影响我们的思想实验 。
第三次实验:还是以点射的方式发射光子 , 探测的结果是 , 光子要么经过左狭缝 , 要么经过右狭缝 , 并没有分身 , 也没有同时经过两个狭缝 , 光子还是一个一个的粒子 。


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