有两个著名实验,一个叫做双缝干涉实验,一个叫做薛定谔的猫。
19世纪末20世纪初,物理学家一直在纠结一个问题。
光究竟是粒子还是波?
牛顿认为,光是直线传播,还会反射,那它一定是粒子。
但光有干涉现象,两束光交叉就会产生干涉条纹,自此两派产生很大分歧。
直到杨氏双缝干涉实验出现。
如果光是粒子,那么它通过两道狭缝,只会出现狭缝对应的两条杠。
如果光是波,那么它通过两道狭缝,会像是水波一样,两个产生干涉,形成明暗交织的斑马线,多道杠。
实验结果出现,屏幕留下多道条纹,认为光是波。
波动派欢欣鼓舞,粒子派坐不住了,说实验不严谨,光的粒子应该一颗一颗发射出去,一股脑的发射,可能在出枪膛的那一刻,就产生了干涉。
实验升级了。
光子枪,切换成了点射模式。
每次只发射一颗光子,狭缝每次也只有一颗光子通过。
这样就不会和其它光子发生干涉了。
按理说,这样,屏幕上应该出现两个平行条纹,但实验结果却大跌眼镜。
明暗交织的斑马线,多道杠,再次出现。
这怎么可能?
单个光子,不是从左边狭缝过去,就是从右边狭缝过去,怎么产生干涉行为的?
难道是一颗光子穿过双缝的时候,会分裂成两个?
自己与自己发生干涉?
事情变复杂了,抱着这些疑问,物理学家们在双缝前面安装了一个高速摄影机,观察光子是通过哪道缝隙,怎么发生干涉的。
意外发生了,光展现出了粒子性质,屏幕上出现了两道杠。
光子好像知道,自己被摄像机观察,出现了另一种结果?
摄像机移除,光子又出现了条纹斑马线,安装,又是两条杠。
好狡猾。
又进行了延迟双缝干涉实验,结果依然如此。
实验到这里,光是粒子还是波已经不那么重要了,它的性质竟然取决于你是否在观察它?
恐惧,包裹了当时的物理学家们。
难道,光拥有智慧?
或者有什么大恐怖,在和人类开玩笑?
直到科学家们提出哥本哈根诠释,量子叠加态,被测量就会发生改变,不测量,它就是叠加态,两种可能都有。
比如看孩子写作业,观察他,他是写作业的,我不看,他就是玩游戏写作业两种叠加态。
还有一个著名实验,薛定谔的猫,是关于量子理论的一个理想实验。
猫放入封闭的盒子,盒子里安装了放射性原子核和氢化物装置。
放射性元素在1小时内有50%可能发生衰变,如果发生衰变,就会触发氢化物装置,杀死猫,没有发生衰变,猫就会活着。
根据量子力学,在没有打开盒子之前,放射性元素处于已衰变和未衰变的叠加态。
当盒子打开后,我们只能看到已衰变的核子和死猫,还有未衰变的核子和活猫,两种情况各占五成。
这么一个简单的实验,但在物理学家眼中,情况是完全不同的。
在盒子没有打开之前,猫是一个叠加态,处于生死之间。
猫既可以是活着的,也可以是死的?
太滑稽了。
这个实验告诉我们,只有观测,否则一切都是不确定的。
但这却使微观不确定性,变为了宏观不确定性。
因为客观规律是不以意志为转移的,猫又是活,又是死,明显违背了逻辑思维。
这只猫被提出后,就像是噩梦一样,搅动的物理学家们不得安宁。
爱因斯坦就非常反对,说出了那句名言:上帝不会掷骰子,不承认非本征态之说。