第三百二十章 玩的可真特么大(下)(第3/6页)
这个实验的思路基础就是上头说过的托马斯杨实验,不过发生在1961年。
随着科技发展,当时的科学界已经有了可以发射电子的机枪。
可以不停的biubiubiu。
结果呢,最终的结果也和杨氏双缝实验一样:
穿过双缝的两道光线各自震荡交汇干涉,波峰与波峰之间强度叠加,波峰与波谷之间正反抵消。
最终屏幕上会出现一道道复杂唯美的斑马线,也就是干涉条纹。
但粒派不服呀,就提出了另一个要求:
我们再做一次实验,把电子一个一个地发射出去看看,一定会变成两道杠的!
于是他们把电子机枪切换到点射模式,保证每次只发射一个电子。
然而结果依旧是斑马线。
其实电子……或者说光子要真的是波,那粒派也没啥好说的,愿赌服输嘛。
但问题是他们发射的单个电子!
要知道。
根据波动理论,斑马线来源于双缝产生的两个波源之间的干涉叠加。
也就是出现干涉条纹,代表着就是同时通过两条缝,而不是前一秒过左后一秒过右的概率模型。
可这样一来,就和单个电子的‘单个’相悖了:
单个电子要么穿过左缝、要么穿过右缝,不可能同时穿越两条缝。
这是一个至今悬而未决的谜团。
当然了。
关于电子的双缝干涉实验,更有名的可能是另一件事,也就是所谓的第三个实验:
为了进一步的观察真相,科学家们在屏幕前加装了两个摄像头,一边一个左右排开。
哪边的摄像头看到电子,就说明电子穿过了哪条缝。
同样,还是点射模式发射电子。
结果是这样的:
每次不是左边的摄像头看到一个电子,就是右边看到一个。
一个就是一个,从来没有发现哪个电子分裂成半个的情况。
然而就在这时,真正诡异的事情发生了:
研究者们忽然发现,屏幕上的图案不知什么时候悄悄变成了两道杠!
没用摄像头看。
结果总是斑马线,光子是波。
用摄像头看了。
结果就成了两道杠,电子变成了粒子。
实验结果取决于看没看摄像头?
听起来是不是更毛骨悚然了?
不过作为一本专业的科普作品,这里要科普一件事:
第三个实验……也就是所谓加装摄像机的实验,其实是一个思想实验,并未实际完成。
其实想想也知道。
别说摄像机了。
哪怕是其他设备仪器,你想要直接看到电子或者光子穿过哪个缝,这可能吗?
所以你在网上无论怎么搜,都不会找到任何与摄像机观测有关的专业论文或者实验视频。
实话实说。
电子的双缝干涉实验确实非常惊悚,它的真相至今未曾被破解。
但如今网络上看到的‘惊悚’,实际上带着二创的添加色彩。
目前真正完成过的电子的双缝干涉实验,只有以下三个:
1、早期的双缝干涉实验。
这是在量子力学建立初期就经过实验验证的现象,比较有名的是日立电视台的电子双缝干涉。(hitachi.com/rd/portal/research/em/doubleslit.html)
2、惠勒的延迟实验。
在1979年的时候。
曾经和爱因斯坦共事的约翰·惠勒在为纪念爱因斯坦的大会上,提出了一个理想实验:
为了摒弃观测行为对电子双缝干涉中电子行为的干扰,通过某种方式在电子通过双缝后才进行观测。
它的思路是这样的:
从光源发出一光子,让其通过半反半透镜1,光子被反射与透射的概率各为50%。
之后,在反射或透射后光子的行进路径上分别各放置一个全反射镜A和B。
使两条路径反射后在C处汇合。
C处放有两探测器AB,分别可以观察A路径或B路径是否有光子。
接下来。
如果在两个探测器前的C点处再放置一个半反半透镜2,便可以使光子发生自我干涉。
适当调整光程差后,可使得在某一方向(A或B)上干涉光相消,此方向上的探测器总是无法收到信号。
与此同时,另一方向上的探测器则必定会总是接收到信号。
这个实验之所以叫延迟选择实验,就是因为我们可以在光子已经通过半反半透镜1之后,再决定是否放置半反半透镜2。
也就是说在光已经决定完选择波动性还是粒子性之后,我们再去放置半反半透镜2去观察它。
实验最开始提出的时候是一个思想实验,但后来经过实验验证了,这一结果曾经刊载于Science。(DOI:10.1126/science.1136303)
理想的单光子源早在1974年就已经问世,上面的惠勒实验中的单光子源利用的是金刚石N-V色心的缺陷。