双缝干涉是什么样的现象?对物理界来说有何意义?
著名的双蔽顷渣缝干涉实验(单电子双缝干涉延迟实验),被《物理世界》杂志宏悄评为十大经典物理实验之首,也被很多人认为是“令人毛骨悚然的科学实验之一”。
在18世纪,光是波还是粒子,一直都是当时物理学家们激烈争论的核心议题,在那个时候,在超级学霸牛顿的压制下,波动说是没有发言权。
直到19世纪初,物理乎大学家托马斯.杨就观测到将光束照射于两条相互平行的狭缝,在探射屏显示出一系列明亮条纹与暗淡条纹相间的图样,这实验确切地证实了光的波动性质,为以后确认光的“波粒二象性”奠定了坚实的基础。
在经典力学中,双缝实验又称为“杨氏双缝实验”,专门演示光波的干涉行为,是因物理学者托马斯·杨而命名,这个试验过程一点也不奇怪,也没有什么值得特别关注的地方。
在量子力学中,双缝实验也可以用来检试像中子、原子、分子等微观物体的物理行为,现代科技水平已经能够制造可靠地发射单独电子的物理仪器。
1974年,在意大利米兰大学的实验室里,梅里教授进行了一次电子双缝干涉实验,与往常不一样的是,梅里教授在双缝的入口安装了极高清的摄像头,试图直接观察到电子的运动情况,拍摄单个的电子是如何同时穿过双缝而形成干涉的。只是令梅里教授没有想到的是,他的这一举动,让这个试验出现了诡异的事情,从而形成了震惊了整个科学界的实验结果。
教授按照步骤将电子一个一个地个发射,通过两条缝隙,然而教授在探测器中发现,电子的自我干涉和相互干涉似乎都停止了,电子如平常人想象的预想的一样,直线的通过双缝,并在挡板上留下了两条平行、对应的亮纹,并没有出现干涉图样。
教授实在想不出什么地方出了差错,于是他将摄像头关闭后,重新做了一次实验,这个时候探测器上却出现了很多相互干涉的条纹,教授有些疑惑,于是又启动了摄像头,但是干涉条纹又神秘消失,教授在这一天重复了很多次这样的实验,越做越害怕。
后来梅里教授将这个实验的结果写了一篇文章发表后,无论谁做这个试验得到的结果都和梅里教授一样,也同样让实验者害怕。因为这只有一个解释:被观察的电子(原子或分子)是有意识地,它们知道有人在观测它们,并且有意识地不让人观测到它们,在它们面前,因果定律似乎不再管用。
到现在为止,没有科学家能够解释清楚这个试验的结果,背后的真相是什么我们不得而知。
双缝实验展示出的量子现象不可能以任何经典力学的理论来解释,它包含了量子力学的核心思想。事实上,它应该包含了量子力学的奥秘,谁能理解双缝实验的结果,谁就可以观察到量子世界的奥秘。
最后写下一句:“当你睁开眼睛时,世界因为你的睁眼而改变。”