一个简单的物理实验,却出现了让人害怕的结果,至今没有解决

发布时间:2019-09-20 09:18:34

科学就是由无数实验和错误组成的,有时候,一些偶然的发现和巧合,会成为重大的研究发现,比如“显微镜”就是一个很好的例子,第一个显微镜在16世纪末期的荷兰被研究出来,起初大家没有太过在意,只是认为显微镜是一种稀奇的玩物,但是在伽利略利用显微镜研究昆虫复眼后,科学家才明白在微观世界存在更多的奥秘。

直到1931年,恩斯特·鲁斯卡制造出了“电子显微镜”,人类正式进入原子时代,自此人类开始利用显微镜和其他仪器,观察微观世界中的生物和物理现象,通过观察后,科学家发现,微观世界远比文明所处的宏观世界要丰富多彩,生物是由细胞组成,自然界中的一切都可以拆分成无数微小的组成部分。

物理学家在针对微观世界研究时,发现了很多神奇的地方,比如我们今天要说的“电子双缝干涉实验”,就是一个过程不复杂的简单实验,可是这个实验得出了一个让人害怕的结果:在微观的量子世界中,有一些我们目前无法解释,甚至是无法理解的现象。

先来说一下量子的概念,在1900年普朗克首次提出了“量子”这个词,他发现自然界中的能量体,比如光子,电子,也存在一个不可继续分割缩小的状态,这个状态就叫做“量子”,所以说“量子”只是一个物理概念,不是现实中存在的粒子,同时很多光子或者电子本身就是一个量子。

听完量子的概念,你可能会认为,量子不太重要,如果量子之间的运动规律和我们宏观世界一样,那么量子就真的不太重要了,奇怪的是物理学家在研究量子之间的物理规律时,发现了一些“违背常识”的现象,比如“量子纠缠”“量子叠加”,于是科学家把量子之间的物理规律独立出来,称为“量子力学”。

著名的科学家薛定谔,爱因斯坦,普朗克,都是量子力学的奠基人,他们在研究量子力学时,就发现了这些奇怪的现象,量子之间的运动规律超乎了他们的想象,比如:两个粒子相互作用进入纠缠态后,把它们分开仍然可以相互影响,在现实世界中没有任何相似的例子,也没办法用相对论来解释,可是这样的“超自然”现象就确确实实的存在于量子的微观世界中,爱因斯坦就把这种状态称为:“鬼魂”,只能把量子力学和相对论区分开,不放在一起谈论。

在量子力学中,有一个著名的神奇实验,前文中我们也提到过那就是“双缝实验”,关于这个实验,很多科学家都做过,起初只是因为科学家在观察电子和光子时,发现有时候电子是状态是“粒子”有的时候又是“”,这让科学家十分费解,为什么同样是一种粒子,会存在两种状态呢?

随后科学家针对这个现象,进行了“双缝实验”,简单的来说,就是让电子通过一个有着两个通道的木板,随后会在背后的屏幕上留下痕迹,在出发时,电子是粒子状态的,电子应该在屏幕上留下单独的痕迹,让人惊讶的是,两个原本应该存在的电子痕迹之间,也有一些电子留下的痕迹,这证明,有一些电子是以波的状态传播,同时穿过了两个通道,这个现象被称为“波粒二象性”,同时科学家认为,量子的身上可以同时存在两种状态,被称为“量子叠加”,可惜到了今天我们也无法解释这种状态为什么会出现。

直到1974年,梅里教授再次进行了这个实验,试图搞清楚为什么会出现这样的现象,这一次他针对实验做出了改变,在电子的必经之路上安装了两个摄像头试图观察电子运动时发生了什么变化

梅里教授没有想到的是,他这个举动没有破解电子运动的规律,反而给这个实验披上了一层“神秘的面纱”,因为在他给通道加上了摄像头之后,发现电子居然老老实实的以粒子的状态传播,没有留下多余的痕迹,这就让人十分疑惑了,为什么在我们观察后电子就不会改变状态了呢?这就是著名的“观察者效应”,人类的观察会让量子以一种状态运动,但是人类不观察时量子的两种状态就是同时存在的。

直到今天我们也无法解释,为什么人类的观察会对量子产生影响,难道宇宙中的一切,都和我们人类的意识有关吗?在未来人类再次提升科技,研究出更加强大的显微镜,或许就可以破解这个难题,目前这个实验带来的结果还是十分惊人的,在微观世界中,存在一些我们无法解释的现象,当然也有一些理论试图解释这些现象,“弦理论”就是一个很好的理论,只不过现在我们无法证实。

你认为人类在未来,可以解释量子力学的种种“神秘”吗?欢迎在下方留言讨论,也可以关注我,每天带来不一样的科学趣闻!


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