双缝干涉实验波长公式推导,双缝干涉公式及推导

首页 > 经验 > 作者:YD1662022-11-06 13:42:38

结果一波未平一波又起,物理学家确实看到了电子是从哪条缝通过的,但没想到他们的观测竟然会影响最终的结果。

屏幕上多条明暗相间的条纹竟然神奇地消失了,变成了两条明亮的条纹!

也就是说,在没有观测之前,电子能同时通过两条狭缝。而一旦实施了观测,电子就乖乖地“排队”,一个一个有序地通过狭缝,就像玻璃小球那样。

物理学家们真的要疯了!但恐怖的事实还在上演,接下来的实验真的让物理学家们为之发狂!

不得不承认物理学家们聪慧的大脑:既然观测可能会影响电子通过双缝时的状态,我们在电子通过双缝还没有达到屏幕之前观测总没问题了吧?

于是实验又开始了,物理学家们在双缝后面安装了摄像头,想看看电子到底是如何通过双缝的。

双缝干涉实验波长公式推导,双缝干涉公式及推导(5)

诡异的事情又上演了。电子就好像能“读懂”物理学家们的思想一样,当摄像头打开观测时,电子“乖乖地”变成了“玻璃球”,屏幕上呈现两条条纹。而一旦关闭摄像头,屏幕上再次呈现多条明暗相间的干涉条纹。

这个实验就是延迟实验。实验结果明显违背现实世界的因果律,因为电子通过双缝后状态已经确定下来,是粒子特性还是波的特性没法改变。但实验结果表明,人们的观测似乎改变了电子通过双缝时的状态。

要知道,是人们的观测在后,电子通过双缝在前!也就是说,后发生的事情影响了之前已经发生的事情,结果可以影响原因!这太疯狂了!往大了说:我们可以改变历史!

爱因斯坦坚信自己的信仰:因果律不可能被打破。而以波尔为代表的“哥本哈根学派”开始“洋洋自得”:看到实验结果了吧,一切都是不确定性决定的,在电子没有被观测时,一直处于叠加态,不可能准确描述电子的状态。一旦实施观测,电子的状态就确定了,这就是所谓的“坍缩”!

波尔接着解释到:在量子世界,没有所谓的因果律,只有互补原理。原因和结果并不是我们传统认为的因果关系,两者是互补关系,可以互相影响,形成互补关系。

波尔的解释确认让人摸不着头脑:将来的事情可以影响到现在和过去。这句话如果不是出自著名物理学家波尔的口中,如果不是有真实的实验来证明,你是不是会认为说这话的人疯掉了?

难怪物理学家费曼会说:没有谁能真正懂得量子力学。他说这话的深层含义其实是我们不能用现实世界的日常认知去理解量子世界。

双缝干涉实验波长公式推导,双缝干涉公式及推导(6)

但毕竟微观世界与宏观世界并没有明显的分界线,我们本身也是由微观粒子组成的。如果像电子这样的微观粒子拥有波的特定,位置和速度都不确定,可以随时出现在原子核周围任何地方,那么理论上我们人类也应该有这种特性。

而德布罗意提出的“物质波”概念确实提到了这点,他指出“万物皆波”,万物都有波动性,而且可以结算出波长,公式为:

双缝干涉实验波长公式推导,双缝干涉公式及推导(7)

λ就是物体的波长,h普朗克常数,m物体质量,v物体速度。质量越大,波长越小。我们在宏观世界看到的物体波长实在太小了,所以一般都会表现出粒子特性,而不是波动性。

但纯理论上分析,仍有那么非常非常微小的概率,你也可以同时通过两条狭缝,你可以同时出现在两个不同的地方,比如此刻的你正在读这篇文章,同时你也有可能在月球上或其他任何地方。

看到这里,是不是彻底疯了?

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