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36.感兴趣——量子物理

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双缝试验
双狭缝实验最早始于英国物理学家 Thomas Young。他于1803年在英国皇家学会发表他的研究:把光束射向一张纸卡上划出的两道狭缝,穿过狭缝的光线会在屏幕上形成明暗相间的条纹图案;就像在池塘丢下两颗小石子,在水面激起的涟漪向外扩散,彼此交会所形成的干涉现象。如果如牛顿所说的光是由粒子组成,那么穿过狭缝的粒子落在屏幕上的位置应该以两道狭缝之间最多,然后往两旁递减;不可能忽多忽少而形成明暗相间的条纹。因此光一定是一种波,两道光波的波峰与波谷彼此迭加或抵消,才造成斑马线图案。
1909 年,英国物理学家 Geoffrey I. Taylor 重作杨氏的双狭缝实验,不过这次他将光源的强度减弱到最多只能发射一个光子,结果长时间累积下来,仍然形成一模一样的干涉图案。干涉是两个波的交互作用,一次只有一个光子通过狭缝,它能跟谁干涉呢?1974 年,几位意大利物理学家做到一次只发射一颗电子,还是出现干涉图案!
难不成电子还会分身,一分为二穿过双狭缝,否则它要跟谁交互作用呢?更奇怪的是,如果我们在这过程观测双狭缝,看看电子到底是通过左边或右边的狭缝,干涉现象就不见了!有物理学家想到一个巧妙的方法:一次产生一个光子对,根据动量守恒原则,只要观测往反方向飞去的光子就可以推知飞向屏幕的那颗光子是穿过哪道狭缝,如此就完全没有观测到双狭缝这边,总不会有影响了吧?没想到还是会消弭干涉条纹!至今科学家做过各种变种的双狭缝实验,甚至改用更大的巴克球,结果都是一样:粒子会与自身产生干涉作用,但一旦你想查明它的走向,干涉现象就会消失。好像它永远知道是否有人在窥探它,而它只在没有人看时才愿意表现出神秘的自我干涉。


来自iPhone客户端1楼2016-03-07 06:38回复