发帖
 找回密码
 立即注册
搜索
4 0 0

《人间迭代》第38章 诡异的双缝干涉实验(主角长大,内容开始有点烧脑,但可以看懂)

天涯神贴 25 4 7 小时前
十年后。

姜尚青已经长成了大小伙,身高185公分,身材匀称,肌肉紧实,干净利索的寸头下面是一张刚毅且棱角分明的脸,活脱脱的就是个大帅哥。

当然,他身后还是少不了一条“小尾巴”——美丽的伊势谷美子。

进入“根”组织亚洲大区东亚基地以来,姜尚青除了日常学习和训练外,还经常泡到图书馆看书,他看了很多书,很多很多的书,古今中外均有涉猎!

可能是找到了重返“校园”的感觉,他异常珍惜能够重新学习的机会,十年来所有科目考核从未跌出前五名,且很多科目长期都是一二名。

这天,是间谍班最后一学年的一堂物理实验课。

所有学员早早按座次落座就位,黑板上用白色粉笔写着一段英文句子:“不要轻易相信眼睛看到的,你看到的有可能只是真相的冰山一角,甚至可能是真相的扭曲显现——双缝干涉实验!”

“叮……”上课铃声响起。

一个头发略长,不修边幅的外国老头走进教室,这是间谍班的物理老师克里斯托弗·贝克,只见他蓄着棕黄色络腮胡,架着黑框眼镜,卡其色的西装穿在身上感觉有些大,背略为佝偻,走起路来倒也不慢。

“安静,学员们,今天是实验课,实验名称叫双缝干涉实验。之所以安排这次实验,目的是想告诉你们一个道理,那就是‘不要轻易相信眼睛看到的,你看到的有可能只是真相的冰山一角,甚至可能是真相的扭曲显现。’”

“好了,各位。接下来我简单为大家介绍一下双缝干涉实验的由来吧!”克里斯托弗说:

“这要从1913年说起,当时有一个著名的物理学家叫波尔,波尔在一次实验中,提出了氢原子的量子化假设,这是整件事情的开端。”

“波尔的实验大致是这样:氢原子在受到光照时会吸收能量使电子跃迁。在释放能量时则会放出光子,从而发出光亮,波尔从中得出了有关跃迁能量的方程。”

“但这个实验其中有一些问题,粒子性并不能很好地解释。于是在不久后的1924年,‘德布罗意’提出了物质波的概念。他不同于前人的想法,认为电子也可能是一团波,只不过在一个范围内很密集的运动。巧的是,他的理论刚好验证了波尔在之前实验中得出的公式。在他的理论证明之下,人们认为这种新观点也是挺有道理的。”

“紧接着在两年后的1926年。物理学家薛定谔也在这一理论的基础上,得出了一条著名的方程——薛定谔方程,也就是波的演化方程。他把原先的波建立了一个函数模型。而这个波函数就好比一个盒子,而电子就好比盒子中的一个小球。这个小球在盒子中运动,我们并不能确定他的位置,只有测量才能知道,而盒子和小球这一整体,正是为了说明电子的表现形式——波,这些还助力他拿到了诺贝尔奖。”

“不过无论是传统的粒子学说,还是新出现的波动学说,都不能完美的解释很多量子实验现象。”

“这时新的学派也就应运而生——哥本哈根学派,老大正是上面我们提到过的波尔。这两种学派的争端,可以说是由他的实验作为开端,现在他自然想用一种方法来统一这个问题。”

“既然两个学派说的都有道理,干嘛不把它们合并起来?也是他提出来的互补原理,简单说就是。一直在不同的探测下显示出不同的性质。用粒子的探测方法,如屏幕法,探测出为粒子性。用波的探测方法,如干涉法,这显示出波动性。也就是认为两种性质粒子都有。”

“而这一学说的另一个代表人物‘波恩’则提出概率诠释。他认为,波函数是概率,只有探测才知道,那个盒子中的小球,到底在哪?这也间接认同了粒子的不确定性。”
“但是认可波动说的科学家肯定是不满意这种说法。于是,双缝干涉实验,也就是我们今天的主角,诞生了。”

“双缝干涉实验,指的是在一个粒子发射器和银幕的中间放上一个带有两条竖缝的隔板。当粒子发射器发射出大量电子,屏幕上会显示出黑白相间的竖直条纹。这是由于粒子显示出波动性,发生了干涉。”

“波恩随即反驳,用它的概率诠释也能解释这种现象,他认为只是粒子落在光斑条纹上的概率大,落在其他条纹上的概率小。不过的确有这种可能。”

“于是波动学说的科学家又要求发射频率减缓。每次只发生了一个粒子。如果此时还能形成干涉条纹。那么粒子一定就是波的形式。而随着粒子一个个打到银幕上。最终形成的果然还是干涉条纹。”

“波恩反驳。无论是单个粒子的累积还是多个粒子的干涉,这依然还是概率问题。”

“没办法,波动学说的科学家,只能再找方法证明。于是他们想到用仪器来观察这个电子。如果这一个粒子,同时通过了两个竖缝,自身形成了干涉,那就说明它是波。”

“但奇怪的事情发生了。当人们去用仪器观察,粒子只从其中一个缝中穿过,最终打在银幕上的粒子却只形成了两条和缝隙相对的光斑。也就是说并没有发生干涉现象,这和第二种实验结果不同,仅仅只是因为观察了粒子。也就是说观察改变了粒子表现出的性质。”

“而哥本哈根学派,本来就认为粒子的性质是不确定的。这也和我们现在人认可的波粒二象性相同。”

(因字数限制,本章后续内容见评论区)

──── 0人觉得很赞 ────

使用道具 举报

7 小时前
本帖最后由 先平 于 2025-5-23 09:06 编辑


(接上文)

“这就带来了一个问题,不观测双缝干涉实验,实验结果就是明暗相间的条纹,粒子呈现波性;一旦观测,实验结果就是两条杠,粒子呈粒子性。”

“怎么样?学员们,是不是很诡异。不过著名的物理学家爱因斯坦是不认可这种观点的,还是那句著名的话:‘上帝不掷骰子。’就是出自对这个现象的评价,他认为一定是有某些人们没有发现的隐藏变量控制着两种结果,而不是因为观察。”

接着克里斯托弗先生开始摆弄起实验室里面的一台设备,几分钟后,一幅满是明暗相间条纹的图案出现,“这是光子波性的图案。”克里斯托弗说:“下面我会加装观测设备。”不久,一幅两条杠的图案出现在大家眼前。

“哦,天呐,看到了吧,我亲爱的小朋友们,这该死的玩意儿你观测它的话它是一个样,你不观测它的话它就是另外一个样。现在相信我写在黑板上的这句话了吧,不要轻易相信眼睛看到的东西,因为你看到的都不一定是事实的全部真相!当然,它也有可能就是真实的,以后你们在执行任务过程中如果遇到什么不可思议的事都不要大惊小怪,因为一切皆有可能。”

姜尚青举手,“克里斯托弗先生,我能问你一个问题吗?”

“当然可以。”

“当一个光子穿过一条缝隙后出现了干涉现象,可是这个光子和谁进行了干涉呢?和自己吗?”

“可以这么说吧。”

“可是自己怎么和自己进行干涉?就像我怎么可以同时跳进两条河里面。”

“这个问题我们会在后面的课程中去学习,这里就不再进行深究。”

姜尚青又想起了白色丝绢上《般若波罗蜜多心经》的一段话,便问:“克里斯托弗先生,物质是不是都可以一分为二的切成两半,比如一个面包,我可以一刀切成两半。”

克里斯托弗:“理论上是这样的。不过到夸克这个级别就不行了,夸克是现有科学下的不可分粒子,已经切不成两半。”

姜尚青:“哦!可是夸克既然存在,存在的话应该就可以在理论上把它劈成两半!”

克里斯托弗:“好吧,理论上可以这么认为。另外我建议你要非常小心地面对这个问题,从数学的角度似乎可以无限切成两半,但从物理角度看的话,物质小到一定程度或者大到一定程度可能都将不能维持住原有的物理形态。”

姜尚青:“那么我在理论上无限次的将它劈成两半,最后会剩下什么?”

克里斯托弗“这……我还真回答不了你,也许就只剩下一个无限小的‘奇点’,也许什么都没有!”

姜尚青:“可是如果物质被无限次劈成两半,最后什么都没有的话,那不是意味着能量就不守恒了吗?”

克里斯托弗:“哦,天呐,95215,你这是什么观点和逻辑?”

姜尚青:“如果物质被无限次劈成两半,最后在物质的有形之上什么都没有的话,是不是可以理解为‘存在’可以无限次劈成两半,最后在物质的有形之上只剩下‘空’,浓缩来说就是‘存在’可以变成‘空’。再用逆向思维反推,那么‘空’在一定的条件下可以变成‘存在’,也就是‘空’可以变成‘存在’。既然‘空’可以变成‘存在’,那么能量怎么守恒,毕竟能量也能减半,不是吗?克里斯托弗先生。”

克里斯托弗:“哦,上帝啊!我已经无法回答你的问题。不过我要向组织汇报,推荐你转班到实验室继续深造,不管你的这份言论是对还是错,但你真的很有想象力,你实在让我太惊艳了,孩子!”

躺在宿舍的床上,姜尚青还在被今天的双缝干涉实验所震惊着,这已经完全颠覆了他的认知,“观测是一种结果,不观测又是另外一种结果。世间居然还有这等事。”

想着想着,又从被褥下面翻出了那张白色丝绢,又看到了那段话:“色不异空,空不异色;色即是空,空即是色。”姜尚青喃喃自语:“因缘和合,缘聚则生,缘散则灭,缘起性空,因而是空,有意思!”

“根”组织东亚基地的某个会议室内,众人正在讨论着姜尚青转班的事宜,尽管克里斯托弗·贝克强烈推荐姜尚青去实验室,但高层大多数人认为姜尚青的言论纯属臆测,没有准确的科学论证,否决了转班提议。

7 小时前
双缝干涉实验图

本帖子中包含更多资源

您需要 登录 才可以下载或查看,没有账号?立即注册

x
7 小时前
波性图

本帖子中包含更多资源

您需要 登录 才可以下载或查看,没有账号?立即注册

x
7 小时前
粒子性

本帖子中包含更多资源

您需要 登录 才可以下载或查看,没有账号?立即注册

x
您需要登录后才可以回帖 立即登录
高级模式
返回