電子雙縫干涉實驗中,不觀測時電子是波是怎麼證明的?
電子雙縫干涉實驗中,不觀測時電子是波,觀測時是粒子,這個不觀測時電子是波是如何證明的?如果是通過感光屏上的干涉現象,那麼可不可以說這個"觀測干涉現象"本身也是一種觀測,也就是說,實際上是感光屏觀測了電子,才讓電子呈現出了波的形態。我們沒有在電子通過雙縫時觀測它,但無論如何,我們用感光屏觀測了它,於是推斷電子在不被觀測時是波態,這個證明是不是有問題?還有其他證據嗎?如果感光屏不是一種觀測的話,感光屏是如何與"觀測"脫離關係的,或者說,如何定義這裡的"觀測"?如果感光屏也是一種觀測的話,假設我們沒有在雙縫後面放置感光屏,可不可以說其實電子在真正不被觀測時究竟是什麼形態根本無法確定(未被初始化的變數?),無論是電子通過雙縫時進行觀測,還是通過雙縫後通過感光屏進行觀測,這些行為讓宇宙不得不去確定它的形態,於是宇宙根據電子當時的"處境"計算出了它的形態。
或者說:
無論通過何種方式讓計算機不得不去計算它的形態的時時候,計算機就會根據當時它的處境計算它的形態。
相關問題,世界是虛擬的嗎?
對於題主的問題不太想做過多的回答,題主如果仔細學習過量子力學就不會問出這樣的問題。我只說幾一些我覺得比較重要的事情。看過很多關於波粒二象性的回答,但是能真正理解的人並不多,我覺得曾謹言老師的量子力學書上有一段非常好的解釋,以下摘抄下來:
仔細分析實驗就可以看出,電子所呈現出來的粒子性,只是經典粒子概念中的「原子性」或「顆粒性」,即總是以具有一定質量、電荷等屬性的客體出現在自然界,但並不與「粒子有確切的軌道」的概念有什麼必然的聯繫。而電子呈現出的波動性,只不過是波動性中最本質的東西——波的「相干疊加性」,並不一定要與某種實際的物理量的空間分布的波動聯繫在一起。
(本段摘抄自 曾謹言 量子力學 卷一,2.1.2 第一段,上文中的黑體字部分為原文中加點部分)
再說幾句觀測量的問題。實際上對我們來說真正有意義的是可觀測物理量,這些量在我們沒有觀測的時候是怎麼樣子的,實際上並不重要,只要我們給出的理論給出的計算結果與實驗測量的結果符合的很好就足夠了,而對於中間過程是怎麼樣或者說所謂的「本質」是如何,這已經不是物理問題了,並不是我們要考慮的問題。
PS 物理學的發展是一個循序漸進的過程,一個理論從被提出到被大家廣泛接受,中間是經受了無數的實驗驗證。而對待物理學發展的態度,也是近幾百年物理哲學發展出來的。所以題主問的問題不能說沒有意義,但是只要學過一些量子力學,就會有比較明確的答案。題主的問題涉及到了量子力學的很多基本內容,如果就單單這麼解釋很容易因為說法不嚴謹和不全面造成很多無聊的爭執,所以我推薦題主可以系統的學習一下量子力學,如果題主是真的對這些問題有興趣的話。書的話我就推薦曾謹言的量子力學書,雖然比較不簡單,但是說法嚴謹,還是很不錯的。如果有英文能力,費曼的物理學講義中的量子力學部分也是很好的。
電子雙縫干涉實驗中,不觀測時電子是波,觀測時是粒子?
這個你是在哪裡看到的?還是只是你自己的臆想?你被誤導了。
不觀察電子時,人類不知道電子的狀態。這種情況下,電子既可能是波,也可能是粒子,處於一種混合狀態。混合狀態也不完全正確。準確地說,人類對電子的狀態不可知,人類不知道電子到底是波,還是粒子。
當以干涉的儀器去觀察電子時,這種情況,人類觀察到電子是波。
當以光電感應儀器去觀察電子時,這種情況,人類觀察到電子是粒子。
不但要讀書,還要仔細讀書,不要自己在那裡獨自瞎想。
果然物理難一些就會出一些自以為是的來鄙視他人了,然後東拼西湊一些自己也不理解的概念。
我覺得答主這種勤于思考是十分值得肯定的。首先,明確一下概念。什麼是粒子?一粒米,一顆球,宏觀上是粒子。但是微觀粒子的體積可能是0。粒子的傳播有個特點就是點對點。一個粒子只能被一個粒子接收。粒子和粒子的撞擊有衝量。什麼是波?
波是需要媒介傳播的能量形式。比如一維波琴弦以琴弦媒介的震動。二維波以水媒介的水波(機械波)。值得注意的是,波在傳播方向上是沒有衝量的(水波無法推動船隻)。二維波有一個特點及波峰傳播在二維平面內有同時性,即波峰波谷到達點都能接受到波信號。比如在平靜水面用手指點一下,在距離此點半徑為R的所有水面點的起伏是一致且同時的。在電子干涉實驗里,假設我們不知道電子是粒子還是波。
那麼如果是粒子,就比較好理解。如果是波,就需要假設一個電子媒介傳播,假定有這麼個媒介叫電子場。雙單縫實驗是二維波的計算。(不想解釋了)
在觀測速度加快(快門加快),屏幕上出現的是點信號(也就是電子作為粒子撞擊屏幕的證據,點對點)。如果是純波,那麼屏幕接收到的就應該是大面積光斑而不是點。
而過一段時間,這些點信號在屏幕上構成的分布方式又符合波的表達式。
所以的確,屏幕的觀測導致電子成為粒子,沒毛病。
其次,怎麼解釋這個問題?
簡單粗暴版;有電子場存在,電子漂浮在電子場里。如果是這樣,那麼電子場相對屏幕的運動應該會影響結果,實驗結果並不是這樣。
所以就會有一個比較邪乎的解釋,電子在屏幕之前為波,遇到屏幕瞬間塌縮為一個點的電子。而這裡波的媒介就是電子自己。
一個側面解釋,
愛因斯坦證明了物質等於能量,於是乎就有個人接著推出了所有物質符合能量的數學形式即波動式。所以世界萬物都TM是隨機的,一輛公路上勻速行駛的卡車真實情況是出現在某點,然後瞬間消失,然後出現在稍微前方一點,然後瞬間消失。壓根沒有連貫運動。只是太短暫無法被發現所以大家以為是連貫的。一個人站在牆旁邊,他這個人是有概率突然消失然後出現牆的另外一側,或者地球另外一面,或者月球,或者太陽旁邊。只是這個概率比較小而已。https://www.zhihu.com/question/35524443/answer/63390967
《輻射4》里有什麼細思極恐的細節??www.zhihu.com
@杉果遊戲 借一下你的帖子,講個物理問題。這是「現實」生活中我能想到的波粒二象性的唯一「宏觀」體現。
注意這個回答的第二段的末尾「當時,Gamesradar做了一個有趣的試驗,讓狗肉自己回家,然後一路尾隨,看看狗肉一路上會遭遇怎樣的奇特的經歷」。
在接下來,遊戲操作者向大家展示了尾隨狗肉時所看見的狗肉的動態,包括它的步行,戰鬥,甚至追飛機,甚甚至飛機的爆炸......
請問題主,如果遊戲操作者不去控制主角尾隨狗肉,以上情況會發生么?答案既不是會,也不是不會,此問題無意義。因為只要不尾隨,相關程序根本不會運行(反正玩家又不看,運行了還白佔資源)遊戲操作者只能看見狗肉在地圖上的位置,逐漸移動到了目的地而已,再無其他。
下面這個回答有助於題主的理解:
有哪些事實可以證明世界不是虛擬的? - seven的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/58409839/answer/156868985
PS:想@一下seven發現重名的太多,而且給出的備選沒一個是她!?什麼鬼?這難道也不確定了么?
您可能還沒有完全理解雙狹縫實驗的內容。我們向雙狹縫板面發射電子束或是單個電子,此時電子處于波的狀態,他通過雙狹縫板後電子本身或者幾個電子間發生干涉。在這個過程中,我們對電子 沒有 進行觀測,它處于波的狀態。
當電子投射到感光板上時,我們確實在對其進行觀測。但是我們要注意一點:!電子作為粒子出現的位置是是有概率可言的!可以從波函數的圖像或是波函數的概率解釋得知,沒有電子出現的區域即為波函數概率解釋為零的部分。
因此,電子在我們未觀測的時間可能處於superposition位置,我們觀察感光板上電子分布是對其進行觀測也是的確有的,但是一定不會在觀測後沒有電子的區域(概率為零),因此無論有沒有觀測,電子分布的地方都不會在空白區。這是可以計算得知的。因此可以得出結論。個人理解如上,希望有用。波性,其實是指粒子的軌跡。你不看它就不知道它在哪兒,只能估計它在這麼一條波動的概率軌跡上(薛定諤方程) 。假設我們看不見月亮,那麼它也是在這麼一條波線上,看到就是所謂的坍縮成粒子了。人也一樣,只是沒固定規律路線。
月亮是因為繞地球轉才會是這樣的軌跡,其實地球隨太陽行進也是這樣。量子其實也是這樣運動的,符合薛定諤波動方程,一群量子一起運動,就看似波了。量子力學給唯心主義注入了一劑強心劑。
你的觀察,決定了結局。
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