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关于奇怪实验的:单粒子双缝实验,哥本哈根诠释

首先我们从函数是什么开始,一些量子属性,比如动量,能量都在不同情况下表现出类似的波的特性,我们把这种属性的分类波分布的数学描述称作“波函数”,描述波函数的特性,这就是量子力学的核心。

那这种波是什么呢?

回顾一下我们之前说到的双缝实验,在发射粒子时和粒子到达屏幕上时,我们都是知道粒子的位置的。它从我们发射器的位置开始运动,并且在屏幕上的一个确定位置释放能量,所以看起来粒子在发射时后到达时更加像粒子。

而在发射器和屏幕之间的路径上更像一种波,这个波中隐含着粒子所有的可能和最后的屏幕上位置信息,也有行程中每个阶段的可能位置信息。

实际上,这个波必定给出了粒子所有的可能路径,我们得到了一组自始至终都可能轨迹,因为由于某种原因,在波到达屏幕的时候,它就选取了一个最终位置,这也表示着它们在这些轨迹中做出了选择。

在发射口与屏幕上之间的神秘区域,粒子就真的只是一片可能性的空间吗?

实际上我们并不知道这个波的组成,答案同样是未知的,但有多种量子力学阐释都在试图解答这个问题。

其中之一便是哥本哈根诠释,波尔和海森堡特别支持这个解释。他们认为波函数没有物理的本质,而是由纯概的率组成。这说明双缝实验中的粒子只是一个最终包含了所有可能路径可能位置波存在,只有在粒子被探测时,其位置和所走的路径才被决定。

也就是说你如果用任何办法观察它,它便是粒子,你不观察它,它便是以波的形式存在。

哥本哈根阐释把这种空间可能性与确定属性间的转换称作“波函数坍缩”

这说明在坍缩之前,想确定粒子的属性(波或粒子性)是毫无意义的。这就像在告诉我们宇宙允许所有的可能同时存在,在粒子到达屏幕前时,它不会选择最后的位置在哪里。

更诡异的是,这些不同的可能路径,不同的可能现实,会与它们自身相互干涉,这种干涉使得某些路径成为现实的几率增加,而另一些则减少。

在粒子最终位置的分布情况,也就是产生的干涉条纹正是这些可能现实间的相互干涉的结果,虽然在干涉过程的大部分区域中粒子几乎没有现实性可言但是干涉条纹是真真实实的。在哥本哈根阐释中,实验是最终的选择,在波函数的限制下是完全随机的。

量子力学理论对现实的预言惊人的准确,且与哥本哈根阐释也是相一致的,但这并不是唯一成立的阐释,也有给了波函数物理实体的其他阐释。

如果您觉得哥本哈根阐释已经够奇怪了,那等我们到了多世界诠释的时候再看看。

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