楊的實(shí)驗(yàn)讓他發(fā)現(xiàn) ， 光會(huì)像波一樣出現(xiàn) 。
如果我們用兩個(gè)平行的狹縫在墻上照射一束光時(shí) ， 假設(shè)光束只有一個(gè)波長(zhǎng) 。
當(dāng)光線穿過(guò)狹縫時(shí) ， 每個(gè)狹縫都會(huì)出現(xiàn)新的光源并在分隔后的另一側(cè)出現(xiàn) 。
來(lái)自每個(gè)狹縫的光會(huì)出現(xiàn)衍射 ， 并于來(lái)自另一個(gè)狹縫的光進(jìn)行重疊且相互干擾 。
托馬斯·楊的畫像
任何波都可以產(chǎn)生干涉圖案 ， 無(wú)論是聲波、光波還是穿過(guò)水體的波 。
當(dāng)波峰在波谷發(fā)生撞擊時(shí) ， 它們彼此會(huì)抵消 ， 這被稱作相消干涉 ， 并會(huì)顯示出暗帶 。
當(dāng)波峰撞擊波峰時(shí) ， 它們則會(huì)相互放大 。
這被稱作相長(zhǎng)干涉 ， 并會(huì)顯示出亮帶 。
亮帶與暗帶的組合便被稱為“干涉圖案” ， 這可以在狹縫對(duì)面的墻壁或是屏幕中看到 。
對(duì)于光子或電子這樣的量子實(shí)體 ， 它們雖然也是單個(gè)粒子 ， 但如果將它們通過(guò)雙縫射出一個(gè)光子時(shí)會(huì)發(fā)生什么呢?
光子在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的條紋干涉圖案表明 ， 單個(gè)光子的行為就像通過(guò)了兩個(gè)縫隙一樣 ， 這使它的表現(xiàn)是一個(gè)波 。
平面波的雙縫衍射圖案
如果在狹縫前設(shè)置一個(gè)檢測(cè)器 ， 它可以觀察光子并在檢測(cè)光子通過(guò)時(shí)亮起 ， 檢測(cè)器會(huì)在檢測(cè)時(shí)有50%的時(shí)間點(diǎn)亮 。
此時(shí)屏幕上留下的圖案會(huì)發(fā)生變化 ， 它看上去就像兩道光杠 。
如果在墻后面設(shè)置探測(cè)器 ， 旨在光子穿過(guò)狹縫后才進(jìn)行檢測(cè) ， 便會(huì)得到相同的結(jié)果 。
這意味著即使光子會(huì)以波的形式通過(guò)兩個(gè)縫隙 ， 一旦被檢測(cè)到 ， 它就不再是波而是粒子狀態(tài) 。
粒子撞擊使波的干涉圖案可見(jiàn)
不僅如此 ， 從另一個(gè)縫隙出現(xiàn)的第二波也會(huì)坍縮回去 ， 通過(guò)另一個(gè)縫隙檢測(cè)到粒子 。
相關(guān)的實(shí)踐表明 ， 通過(guò)雙縫隙射出的單個(gè)光子越多 ， 探測(cè)器在50%的時(shí)間里越接近探測(cè)到光子 。
這就好比拋硬幣會(huì)隨著拋投次數(shù)越多 ， 正反面的概率會(huì)越接近50% 。
這似乎說(shuō)明 ， 宇宙以某種方式同樣在觀察實(shí)驗(yàn)者 ， 雙縫中的實(shí)體量子態(tài)也受概率定律支配 ， 因此科學(xué)家們無(wú)法確定一個(gè)物體的量子態(tài)是什么 。
檢測(cè)器的時(shí)間50%圖案看起來(lái)會(huì)像這樣
顯然 ， 波和粒子產(chǎn)生了截然不同的模式 ， 它們本應(yīng)該很容易地被區(qū)分 。
可一旦進(jìn)入量子力學(xué)領(lǐng)域 ， 事情便會(huì)出現(xiàn)這種詭異的情況 。
原子尺度上 ， 如果我們進(jìn)行單縫實(shí)驗(yàn) ， 并將光子發(fā)射到傳感器屏幕上 。
光子會(huì)在屏幕上顯示為一個(gè)點(diǎn) ， 這時(shí)我們可以認(rèn)為光子是粒子 。
粒子的最終位置會(huì)大致相同
可一旦打開(kāi)兩個(gè)狹縫 ， 就會(huì)出現(xiàn)干涉 。
如果單個(gè)地發(fā)射光子 ， 如果它們沒(méi)有機(jī)會(huì)互相干擾 ， 那它們會(huì)表現(xiàn)得像粒子還是波呢？
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