大道至简——双缝实验和量子力学

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双缝实验中间的双缝屏也可以用一根细长的金属丝代替。把一根细长的直金属丝放在光斑中间,可将光束分成2束形成干涉。实验据说有90%的机会出现到亮带区,10%的机会出现在暗带区。暗条纹也有亮点。看起来像阴阳的“阳中有阴,阴中有阳”。

   一个量子是怎么知道旁边远比它自身尺寸大的多的另外一条缝的? 或许这个问题应该问量子的波象或场象;量子的波象或场象就能同时知道两条缝,这也说明粒子的波粒二象是同时并存的;从场的角度看,该量子的场象同时穿过双缝,达到屏幕时和屏幕的量子场耦合,产生激发态--也即我们能观测到的小斑点。三象一体---(场波粒)---像中微子的相变振荡。也有人以延迟选择解释:量子穿过双缝时也不知道穿过哪条,是穿过后被测量作用后再根据测量的方式选择“怎么穿”以及“穿过哪条缝”。而按照费曼,则是量子同时通过所有的路径穿过双缝。也有人认为干涉不是量子自身的干涉,而是它的超光速的德布罗意波的干涉。也有人认为是量子发生“测量作用”前,它还是可以同时位于不同位置的叠加态。

   为什么一个接一个发射粒子,一段时间后还是出现干涉条纹? 同一个量子无数次通过双缝=无数个量子每个量子只通过双缝一次,也即都符合统计特征;这个例子也可看出概率不随时间而变的“永恒性”--自然界只允许我们计算和预言概率(连M理论都用概率)。也有人提出,一个粒子达到屏幕并和屏幕发生“测量作用”之前,屏幕上已经有我们看不见的该粒子的“波函数隐形概率干涉条纹”,由于实验过程中设备都相对静止,因此所有前后接续的单个粒子的“波函数隐形概率干涉条纹”都重叠在一起,这就导致了最后累积起来的光点组成看得见的干涉条纹。

   这个实验诡异之处是当观测者想了解量子究竟从哪条缝通过时(前提就已经把对象看成粒子了),它就只表现出粒子性,似乎波粒二象消失或隐藏了。粒子性的观测者(波动性和场性隐藏了)去和波粒叠加的量子交互作用,交互作用结果通常表现为退相干的粒子态。

大卫-玻姆(贝尔后来也证明了)发现了冯-诺伊曼1932年的证明的一处不完备假设,1952年重新采用德布罗意的导波说,扩展出量子势模型。  

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