大家都知道“虐猫狂人薛定谔”故事,薛定谔把一直小猫关进一个有毒气的笼子里,然后用一个1小时内衰变的原子核来控制毒气的开关,凭借直觉来说1小时之后盒子里的猫肯定会被毒死的。
但是根据一贯反直觉的量子力学来说,只要你不打开笼子往里面看一眼,那么笼子里的原子核就会处于量子叠加态,通俗点解释就是笼子里的猫会变成“既是死的又是活的”的叠加态之中,可爱的小猫咪从此就半死不活了。
其实量子的叠加态的特点在19世纪的双缝干涉实验中就初现端倪了,当时的科学家们一心想要搞清楚光究竟是光粒子还是光波,这个问题虽然最后被爱因斯坦的提出的波粒二象性解决掉了,但是量子力学的冰山一角也由此被揭开了。
在知道了光子是有波粒二象性的性质之后,科学家突发奇想想到如果用电子来进行双缝干涉实验会怎样?然后这个科学家就试试了,结果是一场灾难。实验结果从根本上动摇了人类科学几百年以来的唯物主义,在微观领域人的主观意识竟然能影响客观事实:
当科学家把一束电子射向双缝的时候,按照设想双缝的后面应该是两个互相独立的电子轰击痕迹,但是事实确实电子和光子一样,双缝后都显示出了多条明暗不一样的痕迹。于是科学家还不死心以为是测量错了,这一次科学家把一个电子射向双缝,按照科学家的设想因为电子只有一个,那么它只能通过一个双缝,所以应该现实的是一处痕迹,但是科学家们又看见了多条明暗不一样的痕迹!于是科学家们无可奈何的宣布电子和光子一样都具有波粒二象性。
后来又有一个想更进一步的探究双缝干涉实验的特点,他就在下图中的双缝之后墙壁之间放了一个超高精度的观测仪器,准备看看电子究竟是怎么变成波粒二象性的。
没有安放观测仪器之前的双缝干涉实验会形成多条明暗不一定痕迹呈现出波的特性,可是安放观测仪器之后的双缝干涉实验形成的却是两个独立的痕迹呈现出粒子的特性!
科学家懵了,心想着为什么跟之前的结果不一样嘞?于是科学家反复实验最后发现:
观测仪器打开的时候电子就呈现出粒子的特性,观测仪器关闭的时候电子就呈现出波多特性。而这两种特性的变化完全取决于人类科学家的观测!
量子力学在这一瞬间显示出魔鬼般的特性,人的观察竟然能决定客观事实!人的意识竟然能左右电子的波粒二象性。一贯秉承唯物主义尊重客观事实反对唯心主义的物理学在量子力学这个怪物前变得苍白无力,人们至今不知道为什么人的观察会导致量子态的坍塌。
值得一提的是爱因斯坦就是坚定的量子力学反对者,上帝不掷骰子!这句话表明了爱因斯坦对量子力学的不确定性的反对和困惑,但是人们的实验确真真切切的表示量子力学的不确定性是真实存在的...
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