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標題: 双缝干涉實验恐怖吗?恐怖在哪? [打印本頁]

作者: admin 時間: 2024-3-19 15:36
標題: 双缝干涉實验恐怖吗?恐怖在哪?
包含马可尼本身，那時没有人可以或许想象，在接下来的一百多年，通讯會把世界酿成甚麼模样。

2016 年 8 月 16 日，世界第一颗量子通讯卫星「墨子号」從酒泉發射的那一天。

就像昔時的马可尼同样，咱們也無從想象，将来的量子计较與量子通讯，终将带来一個怎麼的邪術期間。

绝對平安的信息傳输？

智商秒杀全人類的人工智能？

瞬移、穿越再也不是科幻？

潘建伟傳授的量子通讯卫星上天了。

5 年後，人人城市用没法破解的加密收集刷信誉卡。你还感觉量子理論是象牙塔里的黑科技，和你的糊口毫無瓜葛？

讓咱們先從神秘的量子理論起頭，解密量子通讯。

這注定是一場不成思议的路程。

若是你彻底不懂量子力學，請安心斗胆地往下看，我包管不消任何公式就可以讓你秒懂，連 1+1=2 的幼兒园数學根本都不必要。

若是你自觉得懂量子力學，請安心斗胆地往下看，我包管你看完會仰天浩叹：甚麼是量子力學啊？

正如量子力學大家费曼所說：没有人懂量子力學。若是你感觉懂了，那必定不是真懂。

在烧脑、反直觉和毁人三觀方面，没有任何學科可以或许和量子力學比拟。若是把理工男最爱的大學比作霍格沃兹邪術黉舍，那末独一和量子力學專業等量齐觀的，只能是黑邪術。

但是，量子理論之以是如斯神秘，其實不是由于物理學家的故弄玄虚。實在，在量子理論刚出生的摇篮時代，它只是一門人畜無害的學科，專門钻研電子、光子之類小玩艺兒。

而 「量子」 這個如今看来很利害的名字，本意不外是指微觀世界中「一份一份」的 不持续能量 。

這一切，都源于一次物理學的灵异事務。

20 世纪初，物理學家起頭重點纠结一個纠结了上百年的問题：光，究竟是波仍是粒子？

每當你打開手電，無数光子就像出膛的炮弹同样，笔挺地射向远方。

不少聞名科學家（牛顿、爱因斯坦、普朗克）做了不少权势巨子的實行，确實無疑地证了然光是一種粒子。

若是把光看做是一種波，可以完善诠释干與、衍射、偏振等經典光學征象。

不少聞名科學家（惠更斯、杨、麦克斯韦、赫兹）做了不少权势巨子的實行，确實無疑地证了然光是一種波，電磁波。

可問题是，波和粒子究竟结果是两種截然分歧的工具啊！

波與粒子之間，存在着不成和谐的抵牾。

因而自古以来，塞伯坦星上的科學家就分成两派： 波派和粒派 ，两派之間势均力敌的百年撕逼战役從未分出输赢。

不少人問我：科學家為甚麼要為這類事形式不两立，大师弃捐争议、配合钻研不就患了。

為了一個字：

信奉!

且問你：《权利的游戲》中，信仰七神的维斯特洛人民，為什麼要與信仰旧神的关外野人拼個不共戴天？

自古以来，人們為了信奉争端大開杀戒，早已层見迭出。

独一的调和社會多是古希腊：他們的神多达百八十号，有管天上、有管地下，各路仙人各司其职，倒也井水不犯河水。

人称：希腊眾神。

要命的是，科學家們信奉的神只有一個，并且是放之宇宙而皆准的万能大神。這位神祇的名字，叫作真谛。

大到宇宙的出生，小到原子的运轉，科學家們信赖，這個世界的万事万物都是基于统一個纪律，可以用统一個理論，乃至统一套方程诠释一切。好比，讓苹果掉下来把牛顿砸晕的是万有引力，讓玉轮悬在空中掉不下来的也是万有引力。用统一個方程，既能算出地球的質量，也能讓马斯克的猎鹰九号火箭上天，這就是科學的威力。

想要一個宇宙、两種纪律？

對不起兄弟，别在科學界混了，您可以去跳個槽，好比竞選总统。

固然，科學家們没有谁敢自称是真谛的代言人，就連牛顿谦善起来都是如许的：「我只是一個在海滩上捡贝壳的孩子，而真谛的大海，我尚未發明啊！」

就算是捡贝壳，捡的多了，說不定拼到一块兒就可以窥見真谛之神的全貌呢！

全部科學史，就像一個集卡拼圖的進程。做實行的科學家們每發明一個科學征象，搞理論的科學家們就挖空心思猜测它暗地里的运行纪律。分歧范畴的大牛把各方面的常识、理論渐渐拼到一块兒，真谛的圖象就垂垂清楚。

在 20 世纪初，光學的常识储蓄和数學理論愈来愈完美。大师逐步感觉，這一块的原形总算有但愿拼出来了——成果却發明，波派和粒派的理論早已各走各路，还各自越走越远。這就比如你集了一生卡片，自觉得拼得差未几了。這時候忽然發明，你拼出的圖案竟然和他人是纷歧样的，并且差的不是一點點！

是否是有種把對方連人带圖都砸烂的感动？

那時波派和粒派都深信，本身手上的拼圖，才是独一准确的版本。

两邊僵持不下直到 192脫毛膏推薦,4 年，终究有人大彻大悟： 波 or 粒，為甚麼光不克不及二者都是呢？

或许在某些時辰，粒子看起来就像是波；在另外一些時辰，波看起来就像是粒子。波和粒犹如阴阳一般恶马恶人骑，就像一枚硬币的正反两面（波粒二象性），只不外咱們一向以来都在瞽者摸象、各不相谋。

真谛确切只有一個，可是真谛的表示情势，會不會存在着多個版本？

莫非真谛就是阿谁千面之神，用千變万化的脸孔坑骗了咱們如斯之久？

到底是波，是粒，仍是波粒二象，大师决议，用一個简略的實行来做個了断：

双缝，顾名思义，就是在一块隔板上開两条缝。

用一個發射光子的機枪對着双缝扫射，從缝中漏曩昔的光子，打在缝後面的屏上，就會留下一個光斑。（等效于 1961 年電子双缝干與實行）

在實行以前，科學家的猜测以下：

第一種可能

若是光子是纯粒子，那末屏幕留下两道杠。

光子像機枪發射的枪弹同样笔挺地從缝中穿過，那末屏幕上留下的必定是 2 道杠，由于其他角度的光子都被板盖住了。

第二種可能

若是光子是纯波，那末屏幕上會留下斑马線般的一道道条纹。

光子穿過缝時，會構成 2 個波源。两道波各自震动交汇（干與），波峰與波峰之間强度叠加，波峰與波谷之間正反抵消，终极屏幕上會呈現一道道繁杂唯美的斑马線（干與条纹）。

第三種可能

若是光子是波粒二象，那末屏幕圖案應當因此上两種圖形的杂交夹杂体。

总之，

两道杠 = 粒派胜；

斑马線 = 波派胜；

怪样子 = 平手。

是波是粒仍是二合一，看屏幕成果一目明了，不管實行成果若何，都在咱們的预感當中。

第一次實行 ：把光子發射機瞄准双缝發射。

成果：尺度的斑马線。

按照以前的阐發，這证實光子是纯波。OK，實行竣事，大师回家洗洗睡吧。

粒派不平：我明明晓得光子是一個一個的粒子！

如许，咱們再做一次實行，把光子一個一個地發射出去，看會怎样样，必定會酿成两道杠的！

第二次實行 ：把光子機枪切换到點射模式，包管每次只發射一個光子。

成果：斑马線，居然仍是斑马線，怎样可能？咱們明明是1、個、1、個把光子發射出去的啊！

最使人震动的是，一起頭光子数目较少時，屏幕上的光點看上去一片横七竖八，跟着聚沙成塔，垂垂显出了斑马線条纹！

光子要真的是波，那粒派也不能不服。

問题是：按照颠簸理論，斑马線来历于双缝發生的两個波源之間的干與叠加；而单個光子要末穿過左缝、要末穿過右缝，穿過一条缝的光子究竟是在和谁產生干與？

莫非……光子在穿過双缝時割裂成為了两個？一個光子割裂成左半光子和右半光子，本身的左手和右手產生了瓜葛？事變仿佛愈来愈繁杂了。爽性一不做二不休，咱們倒要看看，光子到底是怎麼穿過缝的。

第三次實行 ：在屏幕前加装两個摄像頭，一邊一個摆布排開。哪邊的摄像頭看到光子，就阐明光子穿過了哪条缝。一样，仍是點射模式發射光子。
除膠噴劑,
成果：每次不是左侧的摄像頭看到一個光子，就是右侧看到一個。一個就是一個，历来没有發明哪一個光子割裂成半個的环境。

大师都松了一口吻。 光子确切是一個個粒子，但是在穿過双缝時，不知怎样就會變構成两道波同時穿過，構成干與条纹。

固然诡异了些，不外听說這就是 波粒二象性 了，详细细节今後再钻研吧，這個實行做得人都要精分了。

但是，就在這時候，真正诡异的事變產生了……

人們這才發明，屏幕上的圖案，不知何時，寂静酿成了两道杠！

没用摄像頭看，成果老是斑马線，光子是波；

用摄像頭看了，成果就成為了两道杠，光子酿成了粒子。

實行成果取决于看没看摄像頭？

這不科學啊，做物理實行居然見鬼了啊！

一個貌似简略的小實行做到這份上，波和粒子甚麼的已不首要了，首要的是如今全球的科學家都懵逼了。

這是有史以来第一次，人類在科學實行中正式遭受灵异事務。

你还没看出灵异在哪里？

好吧，請先看懂下面這個例子：

電视里正在直播足球角逐，一個球员起脚射門——

「咔」暂停，你展望一下這個球會不會進？

在球迷看来： 球進仍是不進，和弓手是否是 C 罗、梅西有关，和對方門将的状况有关，和裁判收充公錢說不定另有关。

在科學家看来： 有关的工具更多，好比球的受力、速率和標的目的，間隔球門的間隔，乃至草皮的磨擦力、球迷吼声的分贝数等等。

不外，只要把這些身分事無大小地斟酌到方程里计较，彻底可以切确展望三秒後球的状况。但不管是谁，大师都公認的是，球進與不進，最少和一件事變是绝對無关的：

你家的電视。

不管你用甚麼品牌的電视，不管電视的屏幕巨细、清楚度凹凸、質量黑白，不管你看球時是在喝啤酒仍是啃炸鸡，固然更不管你看不看電视直播——该進的球仍是會進，该不進就是不進，哪怕你气得把電视機砸了都没用。

你是否是感觉，上面說的全都是空話？那末，仔谛听好：

双缝干與的第三次實行证了然，在其他前提彻底不异的环境下，球進仍是不進，直接取决于在射門的一刹時，你看仍是不看電视！

看仍是不看，這是一個問题！

光子從發射器射向双缝，就比如足球射向球門；用摄像頭觀测光子是不是進缝、怎样個進法，就比如用電视機看進球。

第三次實行與第二次的独一區分，就是實行 3 開了摄像頭察看光子（看電视），實行 2 没放摄像頭（不看電视）——两次實行的终局竟截然分歧。

這，就是察看者的魔咒。

莫非說，不看光子它就是波，看一眼，它就刹時酿成粒子？

莫非說，「光子是甚麼」這一客觀究竟，是由咱們的察看（放不放摄像頭）决议的？

莫非說，對事物的察看方法，可以或许扭轉事物自己？

在所有人懵逼的時辰，仍是有少少数聪慧人，英勇地提出了新的理論：光子，實際上是一種智能极高的外星 AI 呆板人。

之以是察看會致使實行成果分歧，是由于光子在你做實行以前就寂静侦察過了，若是發明有摄像頭，它就酿成粒子形态；若是發明是屏幕，就酿成波的形态。

這個理論讓我想起了傳說中的：

莫非呆板人阿童木真的存在？（「阿童木」是日语「アトム」的發音直译，词语源自英语「Atom」，意即「原子」）

這類扯淡理論竟然没被口水喷死，还要做實行去验证它，可見科學家們已团体懵逼到了甚麼境界。

第四次實行：

事前，只有屏幕没有摄像頭；

咱們算好光子穿過缝的機會，等它穿過以後，再以迅雷不及掩耳之势加之摄像頭。（等效于 1978 年惠勒延迟選高壓清潔噴罐,擇實行）

成果是啥？

不管加摄像頭的速率有多快，只要终极加之了摄像頭，屏幕上必定是两道杠；反過来，若是一起頭有摄像頭，哪怕在最後一刻秒秒钟撤掉，屏幕上必定是斑马線。

回到看球赛的阿谁例子，就比如：我先闭上眼睛不看電视，等球员完成射門、球飞出去 3 秒钟後，我忽然展開眼睛，球必定不進，百试百灵。

在你冲出門去買足彩以前，我先寂静提示你：這類魔咒般的黑科技，今朝只能對微觀世界的根基粒子起感化。要意圖念节制足球如许的大师伙，量子还做不到啊！

請注重，加不加摄像頭，是在光子已穿過双缝以後再决议的。無論光子在穿缝的時辰酿成甚麼形态，過了缝應當就定型了。

既然光子的状况在加摄像頭以前就定型了，為甚麼實行成果治療咽喉腫痛, 仍是能在最後一刻產生變革？

莫非說，在以後做出的報酬選擇（将来），可以或许扭轉以前已產生的究竟（汗青）？

并且，加摄像頭的速率，可以做到很是快（40 纳秒）。就算光子真的是個调皮的微型變形金刚，當它酿成波的形态穿過双缝，在最後一刻却發明眼前是一個摄像頭時，它也来不及再次變身了吧？

「主觀决议客觀」「将来扭轉汗青」「外星人實際上是無處不在的光子」……

好端端一個實行弄得谎言四起，物理學家們纷繁感触几百年来惨淡經营的科學系统正在崩塌。

與之一块兒崩塌的，另有全人類的三觀。

量子邪術期間的大幕，正在缓缓拉開。

為了一只猫的生死，100 年前的天才哲學家，學历最高的足球运带动，撩妹無数的量子力學傳授……他們都在纠结個啥？

另外一些人，却偏偏相反——他們做任何事，都是為了纠结，下面我要說的，就是另外一些人的故事。

1908 年炎天。

丹麦，哥本哈根。

一位足球运带动正在思虑本身的出息。

23 岁，是時辰做個决议了。比本身小两岁的弟弟，已成為國奥队的中場焦點。在方才竣事的伦敦奥运會上，哈那德·玻尔率丹麦队 17：1 血洗法國队，斩获銀牌缔造「丹麦童話」，一晚上之間成為妇孺皆知的球星。

而我，作為丹麦最强俱樂部——哥本哈根 AB 队的主力門将，竟然從未入選國度队，這的确是一種羞辱。

國度队台甫单里怎能没有我？

锻练說我甚麼都好，独一的弱點是喜好思虑人生。

前次和德國米特韦达队踢交情赛，敌手竟敢趁我在門框上写数學公式的時辰，用一脚远射狙击，打断我的思绪！最後一刻不仍是被我的闪電扑救得救，如果後卫早點上去堵枪眼，那場球踢完便可以交功课了。

是成為世界最伟大的門将，仍是成為世界最伟大的物理學家，這是一個問题，我必要纠结一下。

第一章里咱們讲到，100 多年前，為了搞清光子到底是波仍是粒子，科學家們被一個貌似简略的「双缝干與」實行弄到团体「精分」。

這個實行大白無误地阐明，光子既可所以波，也能够是粒子。

至于它究竟是甚麼，取决于你的 觀测姿式 。

装摄像頭觀测光子的位置，它就酿成粒子；不装摄像頭，它就是波！

咱們曾無邪地觉得，不管用甚麼样的姿式看電视直播，都不成能影响球赛成果，但是在微觀世界中，這個理所當然的知识仿佛其實不建立，這就是那末多高智商理工男懵逼的缘由。

可是在玻尔看来，将宏觀世界的履历知识套用到微觀世界的科學钻研上，纯属自寻懊恼。

經由過程知识，咱們可以理解一個滑腻小球的物理属性；可是凭甚麼判定，構成這個小球的万亿亿亿個原子，也必定有着和小球彻底不异的属性？

凭甚麼在微觀世界中，原子、電子、光子，必定要遵守和宏觀世界一样的物理法例？

常人纠结的問题不過是：量子世界的物理法例為甚麼這麼奇异啊……

只有天才，可以或许直接了當問出关頭問题：這些法例是甚麼？

严酷来讲，量子理論是一群人，而不是一小我創建的。可是若是必定要選出一個「量子力學代言人」的話，我感觉非玻尔莫属，由于當他人纠结的時辰，他第一個想通了。

經由過程前面那些烧脑的實行，玻尔总结了量子世界的三大基来源根基则：

在量子世界，中華職棒ptt,一切事物可以同時處于分歧的状况（叠加态），各類可能性并存。好比，在双缝干與實行中，一個光子可以同時處在左缝和右缝。這類人類没法想象的叠加态，才是最平凡不外的本色形态；而在咱們看来「正常」的非黑即白，才是一種特例。

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