了解量子熱學(xué)的伙伴們肯定據(jù)說過一個知名實驗:電子雙縫干涉實驗。
該實驗的前身是用光子取代電子,只不過用光子進行實驗極其不便捷科學(xué)家進行觀測,所以后來改成了電子。
實驗并不復(fù)雜,這兒就長話短說。
一個電子發(fā)射器,一個擋板,擋板上有兩條狹縫,還有屏幕接收器。
當(dāng)科學(xué)家一個一個地朝擋板發(fā)射電子,屏幕上呈現(xiàn)下來干涉格子。
這完全違反了人們對電子的認(rèn)知。常年以來,人們覺得電子就是實實在在的粒子,并且屏幕上呈現(xiàn)出的干涉白色其實是波才有的特點,那是波的干涉白色,粒子是不可能出現(xiàn)干涉白色的。
但是科學(xué)家們覺得,粒子就是粒子,波就是波,不可能出現(xiàn)一個東西“既是粒子又是波”的情況。
這還不算哪些,最關(guān)鍵的是,實驗結(jié)果意味著單個電子必須同時通過兩條狹縫,之后自己與自己發(fā)生了干涉。
科學(xué)家很聰明,她們想曉得單個電子究竟是怎樣通過兩條狹縫的。
真的是不看不曉得,一看嚇一跳。當(dāng)科學(xué)家在擋板附近安裝偵測器進行觀測時,電子居然乖乖地表現(xiàn)出了粒子特點,并沒有同時穿過兩條狹縫,而是從兩條狹縫中的其中一個穿過去,屏幕上的干涉白色也消失了。
而當(dāng)偵測器一旦停止工作,屏幕上的干涉白色就出現(xiàn)了!
面對這樣的結(jié)果,科學(xué)家們直呼:這如何可能?
以波爾為首的“哥本哈根學(xué)派”給出了“不確定性”的解釋,覺得電子等微觀粒子的行為是不確定的,這些不確定性是它們的內(nèi)在乖張,它們可以隨機地出現(xiàn)在任何地方,甚至可以同時出現(xiàn)在任何地方。只有當(dāng)我們實時觀測時,它們的狀態(tài)才會確定出來。
這些解釋其實違反了我們的傳統(tǒng)認(rèn)知,大多數(shù)科學(xué)家都不能接受雙縫干涉實驗視頻,包括愛因斯坦。也因而有了愛因斯坦和波爾為首的兩學(xué)院派的激烈辯論。
不過驚悚的事情并沒有結(jié)束,科學(xué)家又對實驗進行了升級,她們不再觀測電子究竟是怎樣同時通過雙縫的,而是在電子通過雙縫以后再觀測。
更驚悚的結(jié)果出現(xiàn)了:雖然是電子早已通過了雙縫,科學(xué)家再去觀測,干涉白色還是消失了。
也即是說,即使是在電子同時通過雙縫以后再進行觀測,電子也不再同時通過兩條狹縫。而只要停止觀測,電子又馬上同時通過兩條狹縫了。
這真的太怪異了,這說明實驗結(jié)果早已違反了基本的“因果律”,未來的事情可以影響到過去的事情!
阿姆斯特丹給出這樣的解釋,根本沒有所謂的因果,有的只是“互補原理”,緣由和結(jié)果并不是先后關(guān)系而是互補關(guān)系,二者互相影響,觀測者與被觀測者互相影響。
到這兒,你應(yīng)當(dāng)明白電子雙縫干涉實驗究竟有多驚悚了吧,它完全顛覆了我們的宇宙觀。不過在波爾和愛因斯坦等人激烈辯論的幾六年以后,波爾等人提出的“不確定性原理”越來越被大眾認(rèn)可,也就是說愛因斯坦錯了!
不可證實的是雙縫干涉實驗視頻,量子熱學(xué)確實越來越多地走入了我們的日常生活,但我們并沒有完全明白量子熱學(xué)的本質(zhì)。