物理学史上最奇怪的实验结果之一:单粒子双缝实验。这是对与我们宏观世界截然不同地量子世界的一种奇怪现象,它表明了现实的本质可能完全不是物质的,会颠覆我们常人所熟悉的世界。
就像一个橡皮球,把它丢进水里它会不断上下摆动,激起一层层涟漪向周围散开去,经过一段距离后碰上一块有两条缝隙的挡板,你能预测的是,大部分波纹都被挡在挡板前了,只有经过两条缝的波纹才能穿过去,而在挡板后面你就能看见两条波纹开始相互叠加,这就叫做干涉图。
原因在于,从两缝隙出来的波纹,它们两的波峰相互叠加,形成更强的波峰,同时它们的波谷也会两两叠加,形成更低的波谷,物理学家就把这种现象叫做“相长干涉”。
但是当它们的波峰与波谷相遇时就会互相抵消齐平,物理学家把这个现象称为“相消干涉”。
根据这种情况,物理学家推测:只要它是波,那么任何类型的波经过双缝都应产生类似的干涉图。比如说我们所熟悉的水波,声波还有电磁波(光也在内)。如果要证明某种物质,只要做一个实验让它产生干涉图就可以了,反之则是粒子。
同样的当一束光穿过挡板上的两条缝隙后也会产生干涉图案,历史上首次观察到这个现象的则是托马斯·杨,它在1801年就做了一个双缝干涉实验。
当然我们所熟悉光同样也是电磁场中的一种波,这就要归功于一个世纪之后的麦克斯韦。所以干涉条纹的出现再合理不过了,没错吧。
但是最奇怪的地方来了
波产生干涉条纹已经很清楚了,但是物理学家将单个光子向挡板缝隙依次发射过去后,同样产生了干涉图!这下让所有物理学家们都坐不住了,这明明是单个光子通过两条缝隙的其中一条所形成的图案,只会在后方形成两道条纹,而不会形成干涉条纹,但是后面的干涉图颠覆了所有人的认知。
实验真真切切的摆在他们眼前,单粒子通过双缝同样会产生干涉条纹,所以物理学家不得不在实验面前低头,这就有了后来在我们课本上所描述的:光具有波粒二象性(既是波,也是粒子)
如果你想问为什么,但是我所能告诉你的答案是:不知道,但物理学家有多种量子力学阐释都想解决这个疑惑。现今也有很多物理学家支持哥本哈根阐释,如果你觉得双缝实验够奇怪了,那就请您等下篇更为奇怪的哥本哈根阐释
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