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论双缝实验、量子纠缠与平行宇宙

2018-12-28戴闻达

科学24小时 2018年12期
关键词:实验

戴闻达

1807年,托马斯·杨总结出版了《自然哲学讲义》,这本书综合整理了他在光学方面的研究,并第一次描述了双缝实验:把一支蜡烛放在一张开了一个小孔的纸前面,形成一个点光源(从一个点发出的光源)。在纸后面再放一块板,板上开了两道平行的狭缝。从小孔中射出的光穿过两道狭缝投到屏幕上,就会形成一系列明、暗交替的条纹。这就是现在众人皆知的双缝干涉条纹。

试验证明了光子既是波又是粒子,具有波粒二象性。这时有人提出疑问——光子究竟是通过了左边的狭缝还是右边的狭缝呢?这个问题一直困扰着科学家们。后来,丹麦物理学家尼尔斯·玻尔提出了光子同时通过左缝和右缝的猜想。科学家们为了观察清楚真实情况,于是用高速摄像机来观察光子是如何一个一个地通过缝隙形成波干涉的。这时神奇的事情出现了!光子波的特性消失了!又变成人类最容易理解的粒子,只出现了两条条纹。丹麦物理学家玻尔就此提出了“不确定性原理”。值得一提的是,量子力学就是建立在不确定性原理之上的。这就要提到量子纠缠了。

杨氏双缝干涉实验

科普与科研最大的区别就是前者易懂准确度却稍低,而科研难懂准确度却极高。科普中的简单度与准确度好似天平,一头高了,一头就低了。例如,关于量子纠缠最常见的比喻就是:心灵感应。实际上,这个比喻的准确性是很低的。再者就是“薛定谔的猫”。它讲的是盒子里有一只猫,以及少量放射性物质。……

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