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? ? 科技奧妙天地 百家號12-02 12:10 關(guān)注 大家好，歡迎來到科技奧妙天地,，跟小編一起了解宇宙的奧妙,。 如今關(guān)于宇宙中的任何推論都不能作為定論，唯獨量子的不確定性,，是科學(xué)家們確定不移的,，那就是——一個量子,，擁有兩個參數(shù)，稱為共軛變量——即不可能在同一時間精確測定兩個變量的確定值,。比如你對特性A的了解越精確,，對特性B的了解就越不精確,，反之亦然,。今天小編就帶大家了解一個帶你了解經(jīng)典“雙縫實驗”，探討科學(xué)家都無法解釋的——量子之謎,！ ? 雙縫實驗 這個自然規(guī)律是一位名叫沃納·海森堡的物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)的,，他發(fā)現(xiàn)諸如電子這樣的實體，其位置的不確定性乘以其動量的不確定性始終大于一個特定的（極小的）數(shù)值,。只要你愿意,，原則上你可以盡可能接近此限制，但是,，你對諸如電子這樣的量子實體的位置確定得越精確,，你對這個量子將去向哪里就越不確定。電子的動量（或速度向量）確定的越準確,，它的位置就越不準確定,。這種不確定性是電子（或其他量子實體）本身的一種屬性。你可能聽不懂,，沒關(guān)系,，小編將這些總結(jié)成了一句話：電子自己都不能同時“知道”它在哪里和它將去向何方。 ? 光束穿過雙縫 量子世界的本質(zhì)可以用一個簡單的實驗概括,，那就是經(jīng)典的“雙縫實驗”,。這個實驗中有一個空白擋板，在這個空白擋板上有兩個小孔（或者小縫）,，向這兩個小孔中射出光線,，或電子束。光線從這兩條狹縫中跑出來,，跑到另一張卡片上,，然后會在這張卡片上變成一種圖案，這種圖案就像黑白相間的條紋一樣,。19世紀,，人們是這樣解釋這種現(xiàn)象的，光波從兩個縫隙中擴散開來并且互相干擾,。小編給大家舉個例子,，你把兩個鵝卵石同時扔到一塘靜水中，產(chǎn)生的漣漪會相互重疊著擴散開來,。小編的理解是,，當波以同一步調(diào)擴散的時候，它們的力量就會相加，從而形成明亮的條紋,；當波不是以同一步調(diào)擴散的時候,，他們的力量就會相互抵消，從而形成暗條紋,。 ? 黑白條紋 但20世紀初,，愛因斯坦證明光的行為就像一串粒子流，這一過程被稱為光電效應(yīng),，在此過程中,，射到金屬表面的光把金屬表面上的電子激發(fā)出來。射出的電子的能量值是特定的,，愛因斯坦對它的解釋是：因為光以粒子的形式照射到了金屬表面,，這種粒子現(xiàn)在被稱為光子，而且每一個粒子都具有一定的能量,。小編順便提一句,，正是因為他的光電理論，而不是相對論,，使愛因斯坦獲得了諾貝爾獎,。因此對于光，你可以做兩種試驗,，一種實驗表明光的行為方式像波,；而另一種實驗表明光的行為方式就像一串粒子流。在研究電子時,，同樣證明了電子既像波,，又像粒子，但證明順序顛倒了過來,，首先證明的是,，電子是粒子，然后才證明電子是波,。 ? 據(jù)小編了解,，今天，雙孔實驗已經(jīng)演化出了多種版本,，而且這些實驗都做到了非常精細的地步,。例如，在不同的試驗中,，可以發(fā)射單實體,，如光子或電子，使之通過這兩個孔,，一次通過一個,。下面,，小編將描述發(fā)射電子得到的試驗結(jié)果。如果我們不是在孔的另一邊放一張卡片,，而是放一個類似電腦顯示器那樣的監(jiān)測屏幕,，電子每次到達這個監(jiān)測屏幕的時候，它都會記錄下一個光點,，并且在屏幕上保留這個光點,。隨著越來越多電子的到來，這些光點就會構(gòu)成一種圖案,。 ? 研究人員在做這項實驗的時候,，每一個電子都是以一個粒子的形式到達屏幕的,，而且每個電子都會在屏幕上形成一個光點,。但隨著成百上千的電子相繼通過實驗中的孔，在屏幕上所形成的圖案就成了一種干涉圖案,，這就是實驗中擴散形成的典型圖案,。每個電子看來不僅是一次穿過兩個孔，然后互相干涉,，而且還會在干涉圖案上給自己找到合適的位置,，這個位置位于先于它或在它之后到來到電子的旁邊，無論是在空間上還是在時間上,，量子世界的實體似乎了解整個實驗,。 ? 在另一項實驗中，實驗者可以設(shè)置監(jiān)測器來觀察這兩個孔,，監(jiān)視每個電子到底穿過了哪個,。然而這時，令小編驚訝的事發(fā)生了,，當他們這樣做的時候,，他們從未發(fā)現(xiàn)一個電子可以同時通過兩個孔。他們只看見這個電子,，不是穿過這個孔就是穿過那個孔,，而且當他們這么做的時候，從未出現(xiàn)過干涉圖案,。屏幕上的光點會形成兩個斑塊,，每個孔后面都有一個，如果你把電子看成粒子的話,，你就會想象出它形成怎樣的斑塊兒了,。所以小編覺得，電子似乎也知道是否有人在監(jiān)視著他們——同樣光子和所有其他的了量子實體都有這樣的表現(xiàn),。 ? 查理·德費曼曾因在量子理論方面做出的貢獻獲得過諾貝爾獎,，他說這個實驗“揭示了量子力學(xué)的核心,，事實上，這個實驗蘊涵著量子力學(xué)中唯一的迷,?！蹦銈兪遣皇歉【幰粯尤匀粺o法說服自己的大腦，沒法明白這個雙孔實驗到底是怎么回事,？不要自卑,，因為費曼說：“我想我可以有把握地說，沒有人理解量子力學(xué)……沒有人知道他怎么會是那樣子的,?！彼院湍阋粯樱芏嗳艘灿邢嗤目鄲馈?/span>
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