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第二百七十四章 电子双缝干涉实验(2 / 2)

“按理说一次只释放一个电子,电子要么通过1号缝要么通过2号缝,如果只通过其中一条缝的话,那么与(2)步骤中的单缝实验是一个效果,应该留下两条清晰的条纹才对,可实际上它却是双缝干涉的效果。”

“唯一的解释就是,当单个电子接近双缝的时候,它知道前面是双缝,所以一分为二,一半通过1号缝,一半通过2号缝,并在通过之后互相造成干涉,通过之后又合二为一,并在屏幕上留下痕迹。”

“但这在数学上无法解释,它同时通过了两条缝,而不是选择其中一条!”

夏琳扉道:“所以科学家们必须确定它到底通过了哪一条!接下来是第四个步骤。”

“(4),在两条缝的后方两侧都安装两台检测设备,用以监测电子通过缝隙时的状态。当电子通过1号缝时,与它同侧的检测器就会报警。这个实验为了确定单个电子通过双缝时究竟走了什么路线,有没有同时通过两条缝的可能。我们的实验思路已经将电子当作宏观的粒子进行考虑,实际上我们观察的就是粒子性。”

“结果怎么样?”苏源问道。

“通过一次释放一个电子,反复进行实验,发现电子是一个个通过细缝的,在屏幕上出现了两条明亮的条纹,并没有出现干涉现象的一条条波纹。”

际叶皓意外道:“仅仅是在缝隙的两侧装了探测器。并没有影响电子通过的路径,探测到的结果却变成跟宏观粒子一样的状态?”

在(4)这个步骤中,微观粒子的波动性消失了,转而呈现却是跟宏观粒子一样的粒子性!

“是的,我们只是想看看电子究竟通过了哪条细缝,确定一下有没有同时通过两条细缝的可能,实验思维是建立在粒子性基础上,而实验结果却是电子好像知道我们在观察它一样。压根不表现出波动性。”

“电子成精了!”

苏源皱了皱眉头,开玩笑道。

“那么我接下来进行第五个步骤。”

“(5),如果依旧跟步骤(4)一样,在缝隙的两侧安装探测器,但不让探测器报警呢?只要探测器不报警,人类就不会知道它通过了哪条缝。也就没有预设粒子性的前提,在这样的条件下,继续(4)步骤的实验。”

其实(5)实验和(4)实验的实验设备是完全一样的。区别就在于是否通过报警让人类知道粒子走过的路径。

“结果怎么样?还会像(4)一样表现出粒子性吗?”际叶皓问。

苏源摇摇头,“既然高峻和夏姐举这个例子了,结果肯定不是喽!”

高峻说道:“苏源说得没错,步骤(5)的实验结果确实与(4)不同,它的实验结果是后方屏幕上再次出现了一排排干涉条纹,表现出了波动性。”

“那这究竟是为什么,为什么人类一旦无法得知它的运动路径时,它又表现出了波动性?步骤(5)的实验与步骤(4)唯一的区别就在于我们是否能知道电子的轨迹。但我们知道了电子轨迹,会对实验结果造成影响吗?”

这实在是一个让人深思的问题。

我们不想看到粒子性,并以此设计实验(5)的时候。它最终在我们面前展现干涉条纹,表现出了波动性。

而我们以粒子性思维设计了实验(4)。添加了报警功能,它却表现为粒子性。

也就是说,我们的实验目的和为此设计的实验,导致了与之匹配的结果的出现。

际叶皓拧着眉头说道:“如果一定要用理论来解释的话,这大概就是‘观察者效应’。”

高峻赞同道:“是的,在量子理论当中。粒子是处在多种可能性的叠加态或波函数,根据哥本哈根学派的波包塌缩效应,当有观察者对它进行观察时,叠加态会塌缩成一个固定的状态被观察到,这就是‘观察者效应’。”

“但这与因果性有什么联系?”

苏源想到一开始的实验目的,高峻和夏琳扉旨在通过这个实验讲述因果的颠倒啊。

“先别急。”

夏琳扉微笑看着她,对高峻道:“你来告诉大家。”

高峻点点头道:“在上面的实验中,由于整个过程是单个电子单个电子的释放,所以在呈现波动性的时候,电子显然同时通过了两条细缝,拥有两条路径,于是发生自我干涉;而呈现粒子性时,它必然只能通过一条细缝,实际通过的过程也只有一条路径。”

“换句话说电子在通过第一条有两个缺口的竖线之后,本身已经选择了一种通过方式,要么同时通过两条细缝,选择两条路径,呈现出波动性;要么只通过一条细缝,选择一条路径,呈现出粒子性。”

“这个选择的参考取决于它提前知道了我们想要观察它的什么特性。”

“那么我们延伸一下,假设我们设计一个实验,在电子通过了隔板上的竖线,但还没有到达屏幕的时候,我们突然改变我们要观察的特性。”

“比如说,原先的实验条件是像步骤(5)一样不加入报警装置,表明我们不强调粒子性,那么按照步骤(5),电子应该在通过双缝的时候做出选择,同时通过两条缝。而在电子已经做出选择通过两条缝隙但还没到探测器时,我们突然人为快速的加入报警装置,表示我们改变主意了,现在想要看到电子的粒子性。”

“结果只有单侧报警器做出反应,并且反复试验后在屏幕上呈现出粒子性的条纹。”

“这说明了什么,按照时间的先后顺序,电子先做出选择展现出波动性,电子一分为二通过了双缝。但因为人为改变测量目标,已经通过了双缝的电子又变成只从一条细缝穿过了……”

这表明,在我们做出选择之后,已经确定路径的电子发生了改变。

因果在小范围被改变了,我们“观察”电子,导致改变了电子的“过去历史”。

换一个角度来说,现在的选择不仅可以改变未来,也可以改变过去。时空是连续的,时间轴上的任何一点动作都可能影响整个时空中事件的发展!基于这一点,只需要加大对时间轴上的因果置换量就可以制造出时光机的雏形。

ps:

这一章比较难懂,大家仔细研读一下!!

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