电子双缝干涉实验为什么让科学家们感到很恐怖?

宇宙时空探索 2024-06-24 15:23:28

双缝干涉实验,这一看似简单的装置,却揭开了量子世界的神秘面纱,挑战了科学家们对微观粒子传统认识的极限。它不仅证实了光的波动性,更将这一性质扩展到了电子等微观粒子,为我们理解物质的根本性质提供了全新的视角。

在双缝干涉实验中,一束光或一群粒子被引入到一块含有两条狭缝的挡板前,两条缝的间距精确设定,以保证通过的光或粒子能够在挡板后的侦测屏上形成干涉图案。当光通过双缝时,我们预期会在侦测屏上看到两条亮纹,这是光的直线传播和衍射的结果。然而,实验却出人意料地展示了干涉条纹,仿佛光波穿过双缝后,彼此干涉,形成了波的叠加效应。

这一现象最初由托马斯·杨在其著名的双缝实验中观察到,他通过实验证实了光的波动性,推翻了牛顿的光微粒说,为惠更斯的波动理论提供了坚实的实验基础。随着实验技术的发展,科学家们开始使用电子等微观粒子进行双缝实验,结果同样观察到了干涉条纹,这一发现使物质波理论得以确立,揭示了微观粒子的波粒二象性。

然而,随着对双缝干涉现象的深入研究,一系列令人费解的量子效应逐渐浮现,这些效应不仅颠覆了人们对粒子运动传统观念的认识,也引发了科学界持续至今的激烈争论。

量子力学的不确定性:微观世界的神秘面纱

科学家们对双缝干涉实验感到“恐怖”,并非因为实验本身,而是由此实验引发的对量子世界深层次的理解,这种理解远远超出了经典物理学的范畴。实验结果首次揭示了量子力学中的不确定性原理,即我们无法同时准确知道一个微观粒子的位置和动量。

在经典物理学中,一个物体的位置和速度是可以精确知道的。但量子力学告诉我们,当我们尝试测量一个微观粒子的位置时,我们的测量行为本身就会干扰这个粒子,导致它的位置出现不确定性。更进一步,微观粒子甚至可以存在于多个位置或状态之中,直到被观测为止,这种状态被称为量子叠加态。

这种概念对科学家们的传统观念产生了巨大冲击,因为它意味着微观粒子的行为不再遵循经典物理学的因果律和确定性原则。特别是在双缝干涉实验中,单个电子似乎能够同时通过两条狭缝,并在侦测屏上形成干涉图案。这表明电子并非沿着一条确定的路径运动,而是以一种波的形式存在,能够与自身干涉。

这种干涉现象的普遍性更是加深了量子力学的神秘色彩。不仅是光子和电子,甚至宏观物体如微小的颗粒,也会表现出干涉现象,这意味着量子效应并不是微观世界的特例,而是普遍存在于所有尺度的物质之中。

量子力学的这些恐怖之处,实际上揭示了自然界深层次的复杂性和不确定性,它们挑战了我们对现实世界的传统理解,并迫使科学家们重新思考微观粒子的本质和行为。

双缝实验的演变:从光的波动到物质波的奥秘

双缝干涉实验的演变,从托马斯·杨对光的波动性证实,到德布罗意提出物质波概念,再到电子衍射实验证明粒子具有波动性,这一系列的实验和理论发展,为我们揭开了微观世界的神秘面纱。

在托马斯·杨的时代,光被普遍认为是一种微粒,即光微粒说。然而,杨的双缝实验结果清楚地显示了光的干涉现象,这只能用光的波动性来解释。杨的实验不仅推翻了光微粒说,也为惠更斯的波动说提供了有力的支持,从而为光的波动理论奠定了基础。

随着科学的发展,人们开始尝试将光的波动性与粒子性统一起来。德布罗意在1924年提出了物质波的概念,认为不仅光具有波粒二象性,所有物质粒子也具有波动性。这一假设后来在电子衍射实验中得到了证实,实验结果显示电子确实具有波动性,其波动性质与光相似。

这一发现将波粒二象性扩展到了所有微观粒子,包括电子、质子、中子等。这些粒子在双缝干涉实验中同样表现出干涉现象,表明它们在某种程度上也像波一样行为。这一现象不仅加深了我们对微观粒子本质的认识,也为后续量子力学的发展奠定了基础。

双缝干涉实验的演变,从光的波动性证实到粒子波动性证实,这一过程不仅挑战了传统观念,也揭示了自然界的深层次规律。它为我们提供了一种全新的视角来理解物质的根本性质,并促进了现代物理学的飞速发展。

量子力学的深层奥秘:干涉现象与观测的微妙关系

量子力学的恐怖之处,在于它揭示了微观世界的行为与我们熟悉的宏观世界截然不同。特别是在双缝干涉实验中,干涉现象的普遍性和单粒子干涉行为,展现了量子世界的独特性质。

干涉现象不仅存在于光子和电子等微观粒子中,甚至一些大分子结构也会产生类似干涉现象。这表明,量子效应并不是微观世界的特例,而是普遍存在于所有尺度的物质之中。这种普遍性意味着,量子力学的规律适用于整个物理世界,包括我们日常生活的宏观尺度。

更为诡异的是,单独发射的单个电子也会产生干涉现象。这意味着,一个电子似乎可以同时通过两条狭缝,并且自己与自己干涉。这种单粒子干涉行为表明,电子并非沿着一条确定的路径运动,而是以一种波的形式存在,其位置具有不确定性。

观测与量子态的关系进一步增加了量子力学的复杂性。在双缝干涉实验中,使用探测仪器观测光子从哪一条缝经过,获得光子路径信息,会导致干涉消失,光子不再呈现出波的状态,而是以粒子形态留在背景屏。这一现象说明,观测行为本身能够改变粒子的状态,从而影响实验结果。

量子擦除和延时实验进一步揭示了观测行为对量子态的影响。在这些实验中,探测光子路径信息会消除背景屏的干涉光栅,如果擦除路径信息,干涉光栅又会恢复。这表明,粒子的历史信息和观测方式,能够决定粒子最终展现的状态。

这些现象展示了量子力学中的波函数坍塌和量子纠缠等概念,它们挑战了我们对粒子运动传统观念的认识,也引发了科学界持续至今的激烈争论。量子力学的这些恐怖之处,实际上是对自然界深层次规律的一种揭示,它们挑战了我们对现实世界的传统理解,并迫使科学家们重新思考微观粒子的本质和行为。

量子纠缠:爱因斯坦与哥本哈根派的哲思交锋

量子力学的恐怖之处不仅仅在于它的数学公式和实验结果,更在于它引发的哲学和解释上的争议。其中最为著名的就是爱因斯坦与哥本哈根派之间的争论。

爱因斯坦对量子力学的哥本哈根诠释持批判态度。他认为,量子力学不完备,存在着隐变量理论的可能性,即量子随机性背后可能隐藏着更为确定的规律。爱因斯坦与玻尔、海森堡等人的辩论,成为了物理学史上著名的思想交锋,他们对于量子力学的理解差异,反映了两种截然不同的物理世界观。

爱因斯坦提出了著名的思想实验——薛定谔的猫,用以质疑量子力学的不确定性原理和波函数坍塌理论。在这个思想实验中,一只猫被关在密闭的盒子里,盒子内有一装置可能会释放毒药杀死猫,而这个装置的触发是随机的。根据量子力学的解释,在盒子打开之前,猫既是活的也是死的,直到观测者打开盒子的那一刻,猫的生死才被决定。爱因斯坦认为这显然是荒谬的,他坚信物理世界应当是确定和可预测的。

薛定谔的猫思想实验,把微观世界的不确定性原理延伸到了宏观世界,以此挑战哥本哈根诠释。它揭示了量子力学在宏观世界中的悖论性质,引发了人们对量子力学解释的深入思考。尽管爱因斯坦的观点未能得到实验证实,但他的质疑促进了量子力学的深入研究,并激发了对量子力学哲学意义的广泛讨论。

这场争论不仅关乎物理学的理论基础,也关乎我们对自然界的根本理解。尽管哥本哈根诠释最终被科学界主流所接受,但这场争论仍然留下了许多未解之谜,激励着科学家们继续探索量子世界的奥秘。

量子力学的胜利:现代物理学的新纪元

量子力学的发展历程中,贝尔不等式的实验结果起到了决定性的作用。贝尔不等式是关于量子纠缠的数学表述,它预测了两个相互纠缠的粒子之间不可能存在隐变量影响。实验结果支持了贝尔不等式的预测,否定了隐变量理论,从而为哥本哈根诠释提供了支持。

这一实验结果意味着,量子力学中的随机性和不确定性是真实的,不是由于我们对物理系统的了解不完善。这进一步证实了量子力学的正确性,并表明其不仅是一种数学工具,而是对物理世界真实行为的描述。

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评论列表

信任自然可求真

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9
2025-02-09 23:52

⭕️粒子对撞机能创造新物质吗?不!!只能产生一些破碎(质量亏损)。核能化石能太阳能都是释放光子/电磁粒子, photon energy and photon behavior discussions,物质包括光子本质是带电质量体都服从牛顿力学。正负光子(中微子)是电子质子撞击的破碎,强大电斥力(10^36倍引力)发射碎块到达零电势区获得真空光速,极强大电磁力平衡是稳定光子间距/波长的关键。原子内遍布真空,极小光子惯性飞行,有引力场轨道运动与逃逸折射或撞击,有斥力场散射反射等。电子质子不易获得高速,原子惯性飞行穿透材料条件也差太多。中子大冲量撞击原子核是产生产生光子(核能)的关键途径,电子撞核/质子撞轨道电子,冲量都太小。……加速器驱动的次临界核能可获得无穷能源,且不受现有裂变材料的局限。⭕️热量温度是光子辐射(热质说),高温体辐射更多光子吸收低温体辐射的更少光子,温度传递只能由高温体到低温体(熵增是数学,原子获得光子动能相对运动带来生命生机不是绝望)。高温体辐射更多动能光子,当然微观运动更剧烈(热动说)。无光子辐射是绝对零度,宇宙背景辐射超过且接近绝对零度,获得绝对零度极难。

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7
2025-02-09 23:52

❌质能方程是一个鬼把戏!!!———能量的具体内涵是动能和势能,是物理公理规定的物理概念。物质质量是其不变的内在本质,能量(动能和势能)都是物质相互作用和相对运动变化的度量(质量不变),是变化现象。能量不是物质的本质,咋能与孤立质量等效???场无质量居然有能量?………数学(包括逻辑)都是基于物理公理的演绎,超越物理公理的数学能量理解当然是虚幻(1+1=2是自然哲学/物理公理,牛顿定义自然哲学公理作为数学原理)。………🍎🍎物质的本质是带电质量体,物质不灭,电荷守恒,电磁力与万有引力统一于物质的不变本质。能量,力,场,波等宇宙一切自然现象,都是物质/粒子相互作用相对运动的变化现象,变化现象当本质(不变现象)是思维错乱丧心病狂。号称物质是波/波是物质/物质是能量,都是搞骗。质能等效是脱离基本公理的数学虚幻,欺师灭祖&蔑视自然,祸害基本概念和认知方法。———有人知道悖论斯坦的狗屁能量内涵是啥吗???狗屎核弹方程是如何应用的???………有趣的是木星象太阳一样自发光,它们的大气也相似。木星是裂变发光还是聚变发光??木星大气中的氦和氢有没有可能是裂变反应释放的???

戴生

戴生

4
2024-10-08 17:57

光的本质属性就是电磁波!没有粒子性!用光的电磁感应原理能完美地解释光电效应实验。根据本人用光波的电磁感应原理解释光电效应实验可以推导出用偏振光做光电效应实验会对逸出电子方向产生影响,逸出电子的方向与入射光波包的切线方向相同,而实验证明推论完全正确!光的电磁感应原理导论1:光的波包的磁通变化率与光的频率成正比,所以光的波泡对电子的感应能力与光的频率成正比!与实验结果相符。而光子论的假设是无法解释逸出电子方向与入射光方向无关的实验事实,而且逸出电子方向可以与入射光方向相反,爱因斯坦的光子论假设是光子撞击电子产生光电效应的,按此推论逸出电子方向应该与入射光同向,而实验事实却是与入射光方向无关反而与偏振光的偏振方向有关。所有实验证明用光波包电磁感应原理解释光电效应实验才是正确的光子论是错误的,波粒两象性更是谎谬!所谓的电子双缝干涉实验我认为是电子撞击双缝产生的衍生物,我们可以用不同材质的金属材料来做双缝中间隔栅两侧也用不同的金属看还能不能产生双缝干涉现象就知道。最简单的原因光的双缝干涉实验是不怕观察的,为什么电子双缝干涉怕观察?那是因为光的双缝干涉是真正的双缝干涉电子双缝干涉是假的双缝干涉。

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4
2025-02-09 23:53

❌以太的小胆太小了???以太是波动学派的(根基)托辞遮羞布,悖论斯坦干脆厚脸皮直接骗,让波搞独立单干/和物质质量说拜拜,来个二象性指鹿为马,无源场也用上!再诠释诠释,高速低速搞区别对待,宏观微观弄成不同,质量尺寸时间都弄成可以变,能量搞成数学能量,,,还不行?绝对时空也不要了,相对运动搞成残废/让光绝对运动,相对时空更美妙可惜惯性系不同意。又不行了??什么能难住骗子呢?换个假说继续骗,搞广义的,把空间也搞弯,轨道电子不干就不管它了,物质相互力也弄点鬼,,,,用假说无中生有(🍎哈哈,我说有鬼谁能证无?)号称证明全称命题,脸厚怕啥?坚决把大胆假说革命进行彻底/1955/game over?

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3
2025-02-09 23:53

悖论斯坦,悖论潘多拉,终身搞骗祸害人类科学。一个终身肮脏的灵魂。

Ydccaep

Ydccaep

2
2024-07-27 07:24

为何只有光子能够相对高速长距离飞行?几乎是永动机??? 惯性运动到处存在,光子是相对高速惯性运动天才。质量和力支配宏观和微观的一切运动,不可能有两套规则。物质多以原子形式存在,在适宜的条件下,惯性运动几乎是永恒的。宇宙间地球轨道运动,原子内部电子光子轨道运动。。。光子拥有可穿越的广阔真空(原子内部真空遍布),原子的运气差很多,大于原子的真空少得多。 光子论文 photon energy and photon behavior discussions ———电子质子破碎在强大电斥力作用下加速到光速,真空光速由电子质子表面电势决定,核能就是产生光子动能。粒子双缝干涉条纹太简单了,都是必然!!!电子光子都是带电的。材料边缘宏观电中性,亚原子微观有正电区也有负电区密集分布,受引力的和受斥力的大量光子当然会分裂成条纹。边缘衍射是同样的道理。

用户10xxx56

用户10xxx56

2
2024-10-31 19:12

[裂开][裂开][裂开][裂开][裂开][裂开]评论区字数好多我不敢说话

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2
2025-02-09 23:53

真理都是简单的,不证自明(不变现象)无法证明(全称命题/可证伪),悖论诠释百年号称证明(全称命题)是骗。古希腊哲学对真理(科学知识)的理解——真理是不变的现象。水流现象千变万化是真实/不是真理。水往低处流现象不变,太阳东升西落现象不变,都是有用的真理/知识/知道。物质不灭,能量守恒,电荷守恒,1+1=2,绝对时空,相对速度,……都是不变的现象/真理。居然有人号称人人不知的空间弯曲是真理,还胡编人人可知的时间是虚幻!!都是缺德笑话。绝对时空可微可积,弯曲不均匀空间可积分吗?科学/哲学追求确定性(知道)是生存的必须,鼓吹不确定(不知道)❌是鬼迷心窍丧心病狂。科学是观测归纳不是假说证明不是解释稀奇。所有物质100%由带电质量体/粒子构成(不变现象/本质),电子质子结合成中子,正负光子结合成中微子。……不显电性的中子,中微子,穿透材料/等离子体/微观电磁结构的能力强大,中微子极其微小,必然是穿透物质材料的惯性运动冠军。电子质子光子都带电,穿透力当然不行。——物体材料边缘亚原子尺度正负电场密集分布,带电光子电子受引力斥力作用,分裂成双缝干涉条纹,边缘衍射条纹,奇怪吗???

信任自然可求真

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2
2025-02-09 23:52

❌证实/证明理论是骗术:::需要证明的真理/理论是骗,号称证明真理/理论也是骗!!!真理理论作为预测未来的全称命题,证伪当然有效,证明/证实当然无效。号称证明XX论和万有引力定律,都是骗。实验只能证明具体现象是真实。 认知自然/想知道能不能趟过一条河?没有经验知识无法演绎应用,创造假说也没用,只能依靠观测归纳。所有自然规律都是对过去的归纳,未来不变,不变的原因是不知道,只能信任自然!——“相对真理”也是骗术,真理是客观存在的绝对真理,人类诞生之前月亮不运动吗??引力有没有??都是显而易见!仰望星空信任自然的地心说需要认知进化,能否定绝对真理??地心说依据的现象变了吗?没有!号称相对真理是悖论斯坦蔑视自然_欺师灭祖_搞骗的伎俩。❌❌大胆假设(规律),细心求证,都是骗术,是悖论斯坦发家(科学家)的“两头骗”!用假设猜想后脑勺肯定没用,搞1000年可解释一切稀奇的鬼故事(假说假设,不是公设假定)也真不了,牛顿自然哲学反对任何创造假说!!!无人机,潜水艇,轮子,核弹的发明创造都是由公理和观测经验大胆演绎的结果/现象,与自然复杂现象一样,真理不变现象无穷多。质能方程演绎狗屎造核弹有用吗?

时觉空罗智能

时觉空罗智能

1
2024-10-31 22:11

银河系内的一切都是虚拟游戏[点赞][点赞]

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1
2025-02-09 23:51

❌波与场❌都是数学当物理,捉影弄鬼的把戏::水波/声波/沙丘波是物质/粒子相对运动的宏观时空分布。水本质粒子是不变存在,水波是可有可无的变化现象。❌波粒二象性?以干涉衍射现象否定光是粒子,又去解释粒子干涉衍射,是骗术笑话。更荒唐在于二象性祸害了认知自然的核心根基/同与不同的确定性。❌场是数学虚幻,只能由源完全确定,无源场不可观测(源/月球潮汐力不是XX场力,源能量不是场能量),物质的场到处飞吗?飞的方向如何确定?场速是光速,地球速度显然不同,地球场跑了吗?………赫兹电磁波实验,激励源是电火花,感应接收也是电火花,显然是光子动能传播与光电效应(发现晚于赫兹实验),用了电磁波来解释而已。电磁波理论(尚未发现电子)只是基于宏观电磁观测的数学方法,牛顿的物质相互作用相对运动才是一切宏观微观现象的唯一根本!!带电质量体是物质本质属性,不需要也不可能由变化磁场产生,磁力对电磁粒子做功影响了正负电荷分布而已。❌水波声波不可能象光子一样真空直线传播。光是电磁粒子,当然可以穿越真空且与物质有相互作用。两朵乌云包括光电效应当然都是电磁理论的谬误证伪,骗子借机祸害经典力学体系,何其疯狂??

信任自然可求真

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1
2025-02-09 23:54

光速不变假说见证了高超的骗术!……光速可以测量,测量速度需要参考系,参考系改变了测量结果不变吗??笑死人了。 ———任何全称命题证伪当然有效,证明/证实当然无效。全称命题光速不变违背相对速度自然公理,已有效证伪!!!任何数学演绎能推理出来全称命题“光速不变”吗???无论多少次实验能证明全称命题“光速不变”吗???任何实验精度能证明“光速不变”吗???光速不变只能是创造假说当然是骗。相对光速/光速变化/超越光速当然都是正常现象。 光子穿越太空的引力偏折是光速不变吗??光反射驱动光帆光速不变??相对速度变化导致多普勒效应和红移,是光速不变??光子离开黑洞速度变吗?光子进入黑洞速度(当然超越光速)也不变吗?掩盖谎言需要更多谎言!………光速常数C是电磁经验公式的一个常数,不是光速不变,地球引力常数G当前还在努力提高观测精度。———量子不确定性原理如何解释光速不变这种无限的确定性???号称场的速度是光速,地球速度显然不同,难道地球场跑掉了??

信任自然可求真

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1
2025-02-09 23:51

❌解释光电效应是个笑话。物理机制根本没有涉及,对光谱特性,对光电子能量分布,对偏振和温度影响等都不能解释。是半知乱解,害大于利(笨蛋好于坏蛋)。发现光电效应是宝贵的金山,本是一条通往微观世界的大道。胡编解释光电效应不是真理,是毒药祸害,掩埋了科学真相阻碍了求知探索,贩卖自然因果骗术!!!………证明光速不变(全称命题)是胡编!光反射驱动光帆恰恰证伪了光速不变。多普勒效应和红移就是相对光速变化。光子进入引力场比如黑洞光速不变??光子穿越太空的引力偏折是光速不变吗???⭕️迈克尔逊-莫雷实验结果的理解::证伪了麦克斯韦的电磁以太/电磁波学说,有质量的光子惯性运动,一点也不奇怪。光子对实验装置相对速度基本不变,两路速度差极小,地球重力对光子速度影响太小10^-16,也测不到,近似为惯性系。

Ydccaep

Ydccaep

2024-08-08 16:00

悖论斯坦五大骗术V2:: ——1.蔑视自然创造反公理假说(骗),由反公理假说演绎方程(骗),号称证明全称假说命题(骗)。 ——2. 数学假装物理,创造虚幻数学“物理概念”,破坏基本概念和认知体系。搞些莫名其妙的虚幻数学“相对时空”数学“质量”数学“能量”。相对速度是无穷多的,哪有高低速之分?还编造一个绝对速度钉子户?力与质量需要宏观微观两套规则? ——3. 以必然有不确定性的观测精度攻击确定性的引力公理,以必然有的认知进化祸害绝对真理。以宏观现象为基础的电磁理论描述微观粒子电磁行为明显不足,两朵乌云不奇怪,他却借机破坏伽利略变换! ——4. 指鹿为马,指马为鹿,“波粒二象性”,破坏认知自然的最核心根基——确定性。狗都认识自己的主人知道真假,不搞二象性。 ——5. 无中生有创造假说(鬼),用解释稀奇谎称证明且无耻于悖论(已有效证伪),却要求别人证明没有鬼,搞万能骗术!!!………水星进动证明的大笑话:(A).号称证明全称公设是欺骗。 (B).忽视了水星的电磁力等等影响因素(1974地外水星探测),居然弄出高精度?活见鬼还是见活鬼?(科学求真需要批判精神,虽异常艰难但绝不应包容悖论欺骗!)

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