走进不科学_分节阅读_第553节
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。
3、量子擦除实验也是经过实验验证的。
量子擦除实验聊起来比较复杂,也就是所谓‘八纳秒内可以改变过去’的源头。(doi.org/10.1103/PhysRevA.65.033818)
嗯,就这三个——或许还有其他一些改动过的其他实验,比如C60之类的,但核心原理都和这三个实验相同。
目前最接近所谓‘摄像机’的成果,应该是内布拉斯加大学林肯分校的物理系研究团队在2011年搞出来的一份报告,但距离真正的摄像机还相差很远很远。(doi.org/10.1088/1367-2630/15/3/033018)
顺便一提。
网上现在所谓的摄像机拍出的‘摄像机’图样,实际上是霓虹的外村彰带领团队在1988年做的电子干涉的图样。(doi.org/10.1119/1.16104)
所谓直接可以观测到电子通过哪个缝的实验,依旧是思想实验,至今没人真正能够做出来。
目前真正能做的‘观测’是什么呢?
是在双缝之间安装电子探测器,这个探测器无法直接显像,无法观测微粒路径,只能作为接收屏。
当打开探测器开关,光就呈现粒子性;
关闭探测器开关,光就呈现波态。
好比天上下了场‘雨’,你没法知道它是从哪片云层落下来的。
但是你伸出手,接到的是雨。
不伸手用眼见看到它落地,掉落的就是一朵花。
一切取决于你的观测,或者说干扰。
所以电子或者说的双缝干涉实验,实际上从头到尾令人惊悚的就一件事:
那就是文科生一点都看不懂……
咳咳……错了错了。
惊悚的地方在于你不去测量是一种结果,测量的话是另一种结果——再提醒一次,这里的测量不是摄像机的直接测量,而是接收屏的探测器。
也就是任何可泄露出路径情况并且被记录下来的信息,都会导致量子坍塌。
就这么简单。
辟谣科普,我们是专业的。(笑)
这也是现在纠缠态的研究领域之一。
搁某些黑暗流科幻小说里的表述,差不多就是“被设计好的底层逻辑,可以证明人类是被关起来的小白鼠”云云……
真正的科学,不应该是在发现未知的时候,把它二次加工成更恐怖的谣言去吓人。
而是应该在发现未知后,尽量的去破解它的奥秘。
当然了。
目前的徐云倒是不需要考虑这么复杂的事儿,眼下他的压力主要还是来自社员们认知上的冲突:
“唔……各位同学,稍安勿躁。”
“各位的心情我可以理解,毕竟我说的这些内容,确实和大家已有的观念相悖。”
“不过没关系,我们还是之前的那句话——可以先抛开实验结果,单纯来讨论实验设备的特殊性。”
随后他环视了周围一圈,朝台下一摊手,语气中带着一丝诱惑:
“难道大家就不想知道,怎么样才能把光子单独发射出来吗?”
此话一出口。
台下原本有些嘈杂的议论声,便再次化作了寂静。
制备单光子。
这短短的五个字在2022年都能引起不少人的兴趣,就遑论1851年的自然科学爱好者了。
因此很快。
众人脸上原先那些清晰可见的质疑,逐渐便被犹豫与好奇替代了。
见此情形。
徐云顿时心中一定:
很好,鱼儿上钩了。