雙縫干涉實驗中加乙個觀察者,明暗條紋為什麼就會消失?

時間 2021-05-11 17:54:53

1樓:hanxin84dai

我的猜想是:波動的光子是最低的能量態,低於這個能量後就不是波而變成粒子,無法出現干涉條紋(類似原子彈不到臨界量就無法核爆)。人的觀測恰好吸收了光子的部分能量,使之成為了粒子。

那如何證明我猜想對不對呢?如果我的猜想是對的,在雙縫干涉的螢幕上再留兩條縫並且在其後再接上乙個螢幕,此時因為光子能量已被第乙個雙縫分散(和被觀測時分散能量乙個理),射到第二個雙縫時已經是無法達到波動的臨界態繼續造成第二次干涉條紋了。

2樓:

諸位對量子力學理解感人啊,雖然說觀測導致的坍縮並非是本科必須掌握的內容,但也屬於本科應該理解的內容。因為儘管坍縮發生的機理我們是不知道的,但坍縮前後發生了什麼我們是清楚的。

請注意文中可能、狀態等詞的區分使用。

我們以薛丁格的貓來舉例,在未開啟盒子之前,貓處於乙個生死疊加態當中,我們假定二者的概率是0.5,用dirac符號寫的話就是下面的語言:

= |a live>+|dead> " eeimg="1"/>

隔一段時間我們去開啟盒子,貓要麼死要麼生,二者必處其一。

死或生的貓

回顧完薛丁格的貓之後我們對這個實驗進行下改進,我們的毒氣室中間有乙個可以密封的小門,可供貓左右自由移動,而我們的毒氣源僅放在毒氣室的左側。這樣的話讀者不難想象,如果貓在右側還活著的時候我們關閉中間的小門的話,貓就不會犧牲。

好,現在我們假設我們將貓放進毒氣室,過一段時間再去關閉小門,再過一段時間開啟盒子去觀察貓,那麼我們就能看到有四種結果:貓在左邊活著、貓左死、貓右活和貓右死。這當然是不難理解的,因為我們加了門之後,相當於將之前簡併的左右兩個狀態分離了出來,現在貓的波函式應該這樣寫了:

= |left,alive>+|left,dead>+|right,alive>+|right,dead>" eeimg="1"/>

那麼到時候開啟盒子,四者處其一,概率各0.25,死生各半沒有問題。

現在假設我們負責關門的那位研究生操作不當,看到了盒子裡面的貓。但這研究生照本宣科慣了,不管貓的死活依舊到時間把門給關了。那麼會不會影響貓呢?

顯然研究生關門的時候看到的那一眼貓已經就處於左死、左活、右死、右活四個狀態之一,可能概率各0.25。但關閉門之後,左活這個態還會繼續演化,各有0.

5概率變成左活或者左死這兩個態,到第二次我們再開啟盒子的時候貓依舊有四個可能,但是值得注意的是四個可能的概率變了:左死(0.25+0.

25*0.5)、左活(0.25*0.

5)、右死(0.25)、右活(0.25),最後死生比5:

3。就是因為乙個研究生在人群當中多看了貓一眼,貓就更容易死了?這就是量子力學帶給人的震撼,我的論述中並不存在光子等東西改變貓狀態的言論,所以這意味著貓死生比的改變完完全全是乙個量子力學行為,是使用經典物理無法解釋的

本質原因就是觀測使得原本的疊加態必須坍縮到乙個態上去,例如說我們選擇觀測左右,貓就必須處於左或者處於右,我們選擇去觀測生死,那就Dead or Alive。研究生一旦多看一眼就使得貓不得不四選其一,接下來演化的態是這四個當中的乙個態,而非最初的疊加態:

= |left,alive>+|left,dead>+|right,alive>+|right,dead>" eeimg="1"/>

回到我們的雙縫觀測實驗中來說,本來要演化的態是:

= |left>+|right>" eeimg="1"/>

但加了觀察者之後,之後要演化的態要麼是左態,要麼是右態。那它們的干涉條紋和之前的疊加態的條紋不一樣不是一件很自然的事情嗎?

PS.有觀察者之後明暗條紋並不會消失,(大量)電子的干涉條紋無非是從之前的雙縫干涉變成兩個單峰衍射的條紋疊加。如果讀者會做一些簡單的干涉衍射計算,就會發現條紋強度由之前的乘法變成了加法。

這和我們之前分析Dead or alive的貓碰到的情況實際上是類似的。

3樓:陳雪明

我不太明白,光的雙縫干涉實驗中的觀察者是怎樣觀察的?

是放乙個顯示器來接受從雙縫透過的光呢,還是發射什麼東西來探測正從雙縫出來傳播中的光呢?

有沒有高人指點?

4樓:憤怒的悠悠

首先,這個實驗的關鍵在於光是粒子還是波。如果光是波,實驗中就應該出現條紋。如果光是粒子,那麼不應該出現條紋而是對應雙縫的兩個光帶。

正常的實驗結果是出現干涉條紋,也就是說光是一種波。但問題來了,如果在光經過雙縫前進行觀察,結果條紋消失,光又符合了粒子的特性。那光到底是什麼?

現在我們都知道乙個詞——波粒二象性,它既是波又是粒子。

額外一提,這裡講的觀察,不是通常意義上的「人類主觀行為」。「觀察某一物體」的意義更接近於「對某一物體產生作用」。你看到物體,是因為光照到物體上並發生反射;你摸到物體,是因為你給了物體作用力並對你產生反作用力。

同理,你要觀察光就要對其產生作用或者說與其發生關聯。

合理猜測在幾十年前就已經有了,現在的解釋更是數不勝數。說白了這不是什麼新鮮東西,都是物理學界玩剩下的了。

以哥本哈根解釋為例,造成這種現象是因為:測量方式影響測量結果。光是粒子還是波要看你用什麼樣的觀察方式。

在正常的雙縫實驗中,光通過雙縫時不被觀測,光就以波的狀態穿過兩道狹縫,根據波動的規律自己和自己干涉,波和波疊加。當光撞上感應屏時,光受到作用被觀察了,從波坍縮成粒子,出現在螢幕上並反射到你眼中,你就看到了干涉條紋。

若在某個狹縫上安裝儀器,對光加以觀察。相當於在光到達感應屏之前就對光施加了影響,使光展現出粒子性。於是「光粒子」按粒子的運動規律通過狹縫,干涉條紋消失,只剩下兩條光帶。

額外推薦一下大劉的《球狀閃電》,這兩本書都比較容易讀進去,故事性都很強,而且看的順序不同會有完全不同的體驗,非常神奇。

5樓:靈劍

觀察乙個量子必須要和量子相互作用,這個相互作用會破壞量子和其它量子(或者它和它自己的其它路徑)的相干性。

補充一下,我的觀點是要讓人能觀測得到,就一定得是很多個粒子組成的巨集觀體系,那就意味著量子不一定和其中的哪乙個粒子產生相互作用,這樣相互作用結束之後哪怕仍然能維持之前的一些屬性,但和不同粒子、不同時間作用之後的效果肯定千差萬別,最後就沒法產生相干疊加。但這個只是我自己的理解,不一定是主流解釋。

假如在雙縫干涉試驗中把雙縫板前的觀察者換成盲人觀測,得出的結果會是怎樣的?

末日黑天使 你完全誤會了這個實驗或者是說對量子力學理解錯了,又或者說你進入了乙個觀察者誤區 實驗的結果跟人有沒有觀察其實一點關係都沒有,甚至觀察這個詞就是不對的。能影響實驗結果的是光子的運動資訊有沒有被確認,確認了它就失去波性變成粒子性,反之就是波性,而這個確認的主體不需要是人,也不需要是什麼主觀意...

雙縫干涉試驗的觀察者效應究竟是怎樣的?

道法自然 電子具有特定的內部結構,電子的質量並非一成不變的,既可以吸收光子也可以放出光子 電子離原子核越近質量越小 內部各部分結合的越緊密 吸收光子的能力越強 電子離核越遠質量越大 內部各部分結合的就越鬆散 吸收光子的能力就越弱。電子有若干個內部結合力極大的質量 質量幻數 處於 質量幻數 的電子結合...

雙縫實驗中,兩個觀察者對同乙個電子到底通過哪乙個縫進行獨立觀察時,獲得的結果是否一致?

格物 這是我個人的乙個想法 既然光有波粒二象性 那麼是否說明在宇宙中充滿一種我們看不見 無法探測的物質。這種物質平靜時,我們感覺不到它,這種物質是由無數 粒子 組成。當我們可觀世界,用能量使這 暗粒子 產生波動,就形成 光 這樣才能解釋 雙縫實驗 與 波粒二象性 類似水波 水平靜時,我們沒有 就感覺...