|
人类诞生于数百万年前，数百年前，人类开始走进科学发展的时代，科学的快速发展让人类文明实现了质的飞跃，科技给人们带来来了优质的生活，同时也让人类实现了飞天的梦想，走出地球开始探索宇宙。 科学的道路上自然少不了大量的科学实验，而每一项成功的科学能够最后成为真理，也必须要经过无数次的科学实验才行，人类数百年来出现了很多的科技，在它们的背后更是付出了科学家数不不尽的科学实验。 相信很多朋友上学后开始接触物理的时候，就会伴随着各种实验，其中有一个高中实验，相信很多朋友都还记得，它就是双缝干涉试验，这是高中物理课上的入门级知识，这个实验非常简单，老师通过这个实验，告诉我们它背后所隐藏的科学现象。  我们先来简单回顾一下这个试验，这个实验是用来证明光的波粒二象性，首先我们准备一个蜡烛，在在蜡烛后面放置一块只有一条长缝隙的挡板，这个挡板的作用是让蜡烛发出的光先衍射，变成一束稳定的相干光源，这样可以排除干扰，能更清晰地观察到试验结果。 然后在这个挡板的后面再放置一块有两长长缝隙的挡板，第二块挡板的作用是让相干光变成同样的两列光源，这两列光源发生干涉，相位相同效果就加强，相位有差就抵消，最后再放置一块黑色屏幕，承接干涉产生的明暗条纹。 通过这个简单的实验，让我们明白了光不仅是粒子，同时它也具有波动性，这就是光的波粒二象性。波粒二象性不仅存在于光子中，质子、电子和其它基本粒子都具有这种特性，它们即是一种粒子也是一种波。所以用电子进行双缝干涉实验，也会出现明暗的纹路，并且电子更容易观察。  虽然这只是一个高中课上常见的实验，但是它背后所隐藏的科学直到现在还没有完全破解，可能我们高中看到的这个实验是非常简单，表现出来的也仅仅是光的波粒二象性，但是这个实验却是科学家非常关注和重视的一个实验，为什么科学家们对它如此看重，原因就是它背后隐藏的真相一旦被破解，有可能给人类文明带来再一次的飞跃。 那么这个双缝干涉试验背后到底有什么样的秘密存在呢？科学家对它为什么如此关注？原来，在1961年，科学家进行了电子双缝干涉实验，将若干电子发射到前方有两条相互平行的狭缝中，电子在通过狭缝后会在后面的探测屏上留下最终的运动位置，以便实验人员进行观察、总结。 正常情况下，若干电子在通过双缝之后会在后面的探测屏上留下两条与狭缝对应、平行的亮纹，但事实并不是这样，实际上后面的探测屏上出现了多条明暗相间、相互干涉的条纹，这显然与最初的预计不符。最初科学家认为，这可能是若干电子在运动时发生了撞击造成的。  科学家为了避免出现电子撞击的情况再发生，于是于是将电子一个、一个的进行发射，这样电子之间就不可能发生碰撞，但实验结果还是没有改变，探测屏上依旧就多条干涉条纹，好像一个电子可以同时穿过两条狭缝一样，十分诡异，没有任何理论能解释得通这种现象的如何产生的。 1974年，梅里教授又进行了电子双缝干涉实验，不过这次梅里教授为了弄清楚这种诡异的现象究竟是怎么发生的，梅里教授在双缝的入口安装了极高清的摄像头，它可以直接观察到电子的运动情况，但令梅里教授没有想到的是，他安装摄像头的这一举动使这项实验发生了更加诡异的事情，震惊了整个科学界。 梅里教授的实验依然是将电子一个一个进行发射，然后梅里教授通过监视器观看电子的运动情况，梅里教授惊讶的发现：原本预想的探测器上很多相互干涉的条纹不见了，电子如最开始人们预想的一样，直线的通过双缝，并且留下了两条平行、对应的亮纹。  这是什么情况？为什么只是安装了一个摄像头想观测电子的运行情况，就出现了这种诡异的现象，为了弄清楚真实的情况，梅里教授将摄像头关闭，再次做这个实验，结果探测器上再次出现了很多相互干涉的条纹，可是将报像头再次开启的时候，这些条纹又消失了，再次变成两条平行的条纹。 这种诡异的现象在科学界引起了巨大的轰动，后来又有不少科学家对此进行了实验，而且采取的设备也越来越高级，可是结果还是一样，只是有观测设备开启，条纹就只有两条平行的条纹，观测设备关闭，很多条纹就会再次出来。 这种诡异的现象仿佛电子是有生命的，被人发现了就变成粒子态，没被发现就偷偷变成波态，完全颠覆了认知。为了进一步解释这种现象，科学家设计了延迟实验，但结果更是毁三观。延迟实验的原理相当于把探测器移到了挡板和屏幕之间，让粒子先做出选择然后再观察。  例如当单个光子通过挡板后，瞬间开启探测器，这时单个光子通过两条缝已经成为了事实，我们再观察它的运动路径发现它只通过了一条缝，并且这时干涉条纹消失，只剩下一个亮点，这就相当于将因果关系颠倒了。不管科学家如何进行实验，只要有观测设备介入，波的状态立马消失，只剩下粒子状态。 如今，人类科技已经有了巨大的进步，已经开始进入量子领域的研究和探索，这是人类文明的巨大进步，可是这个双缝干涉实验背后所隐藏的秘密仍然无法破解，科学家虽然也有对此进行过各种猜测，但是没有一个可以站住脚，能够有效解释这种诡异的现象。 当然，这并不是说电子就是有生命的，这必然也是一种科学现象，我们现在解释不了，只是科学还没有发展那个程度。一个小小的双缝干涉实验，有可能将会完全揭开量子世界粒子的真正本质，我们现在对子光子，电子等粒子的了解只限于它具有波粒二象性，即是粒子也是一种波，但更深层次的意义我们就不知道了。  如果人类能够揭开这个实验背后所隐藏的科学真理，对于整个科学界来说将会是一个巨大的飞跃，人类文明也会实现再一次的飞跃。有关这个实验，科学家也在继续进行着各种实验，相信在不久的未来，一定可以搞明白它背后的秘密，揭开这个困扰了科学界半个世纪的谜团。 |
|
|
