凯发k8一触即发|6869影视|深度长文：为何单个电子通过双缝会发生干涉？颠覆你

　　凯发K8天生赢家一触即发ღ◈ღ★✿，凯发k8官方凯发k8一触即发ღ◈ღ★✿，k8凯发国际k8凯发ღ◈ღ★✿，电子是我们解释自然现象的一个模型ღ◈ღ★✿。没人真正见过电子ღ◈ღ★✿，但假设存在这么一种东西的模型已被实践证明很好用ღ◈ღ★✿。在量子力学的模型里ღ◈ღ★✿，对于双缝干涉这样的双路径实验ღ◈ღ★✿，电子这样的微观物体可以同时通过两条路径或通过其中任意一条路径ღ◈ღ★✿，从初始点抵达最终点ღ◈ღ★✿。这两条路径的程差促使描述微观物体的物理行为的量子态发生相移ღ◈ღ★✿，因此产生干涉现象ღ◈ღ★✿。

　　拿电子和其它粒子做衍射和干涉是展示“微观物体在具有粒子性的同时也具有波动性”ღ◈ღ★✿，帮助人们更好地理解其性质与规律ღ◈ღ★✿。拿单个电子6869影视ღ◈ღ★✿、单光子之类做双缝干涉是证明“一个粒子可以同时穿过两条缝而对自身产生干扰”ღ◈ღ★✿，体现出微观物体的波动性与不确定性ღ◈ღ★✿。

　　有些文章对网络上贴得到处都是的著名图样的来源阐述得不清楚ღ◈ღ★✿。这是日本的外村彰带领团队在1988年做的电子干涉的图样ღ◈ღ★✿：

　　该实验使用双棱镜干涉机制ღ◈ღ★✿，在两块相互平行的接地金属板之间置入一条带正电的细金属丝ღ◈ღ★✿，以电子束照射该装置ღ◈ღ★✿，用荧光屏收集抵达电子的相关数据ღ◈ღ★✿。

　　图中每一点表示一个电子抵达探测屏ღ◈ღ★✿，但这不展示电子的粒子性ღ◈ღ★✿，因为构成探测屏的是离散的原子而不是一大片平板时空ღ◈ღ★✿。该图样可诠释为电子波与离散原子间的相互作用ღ◈ღ★✿，探测的动作造成电子波的坍缩ღ◈ღ★✿。

　　在该实验中ღ◈ღ★✿，每秒约有1000个电子抵达探测屏ღ◈ღ★✿，电子束中每两个电子间的距离约为150千米ღ◈ღ★✿，两个电子同时存在于电子束发射器与探测屏之间的概率微乎其微ღ◈ღ★✿，不存在“射出的两个电子之间的相互作用”ღ◈ღ★✿。

　　对于“观测粒子通过哪条缝会引起干涉图样变化”ღ◈ღ★✿，哥本哈根诠释认为ღ◈ღ★✿，在粒子发射和粒子抵达探测屏这两个时间点之间ღ◈ღ★✿，粒子的位置无法被确定ღ◈ღ★✿；如果人要确定粒子的位置ღ◈ღ★✿，必须以某种方式探测它ღ◈ღ★✿，这探测必然改变粒子的量子态ღ◈ღ★✿，从而影响干涉图样ღ◈ღ★✿。

　　费曼则对此提出了干涉的路径积分表述ღ◈ღ★✿。这是一种数学描述ღ◈ღ★✿，不采用“粒子的唯一确定的运动轨道”这种经典概念ღ◈ღ★✿，而是使用泛函积分计算出粒子的所有可能轨道的总和ღ◈ღ★✿。假设一个粒子要从发射点A移动至探测屏的位置点Bღ◈ღ★✿，Aღ◈ღ★✿、B之间有两条狭缝ღ◈ღ★✿，则粒子的“所有可能路径”包括同时经过两条狭缝的路径ღ◈ღ★✿；如果人用探测手段来观察粒子经过两条狭缝中的哪一条ღ◈ღ★✿，设探测手段对应的位置为点Cღ◈ღ★✿，在点C观察到粒子的时候凯发k8一触即发ღ◈ღ★✿，从点C到点B之间并没有狭缝凯发k8一触即发ღ◈ღ★✿，所以不会有干涉图样ღ◈ღ★✿。

　　2011~2012年ღ◈ღ★✿，内布拉斯加大学林肯分校的物理系研究团队实现了费曼在1965年描述过的双缝思想实验ღ◈ღ★✿。该实验使用的仪器可以随意控制每一条狭缝的关闭与开放6869影视ღ◈ღ★✿，测试了电子在以下三种状况表现的物理行为ღ◈ღ★✿：

　　至于在这里也可以遇到的某些萌头不断复读的“只用一个电子能不能做出实验”ღ◈ღ★✿，这是对量子力学的基本设定不了解ღ◈ღ★✿，乃至不知道自己了解不了解ღ◈ღ★✿，显得很呆萌ღ◈ღ★✿。

　　在模型里ღ◈ღ★✿，任意两个电子的物理性质都是一样的ღ◈ღ★✿。把一个电子打到荧光屏上再拿下来送回电子枪再打出去的反复操作ღ◈ღ★✿，跟一个个地发射多个电子产生的现象没区别凯发k8一触即发ღ◈ღ★✿。

　　只拿单个电子也可以做出特定的量子力学实验ღ◈ღ★✿。电子可以在现代技术下分裂为2~3个准粒子ღ◈ღ★✿：空穴子ღ◈ღ★✿、自旋子和轨道子ღ◈ღ★✿。“准粒子”是物质的运动产生的凯发k8一触即发ღ◈ღ★✿、表现出粒子特性的东西ღ◈ღ★✿，而非“ 比电子更基础的基本粒子”ღ◈ღ★✿。说是“分裂”是因为电子在不同的空间位置各自表现出了自己性质的一部分ღ◈ღ★✿。

　　电子之间因为带有相同电荷而互相排斥ღ◈ღ★✿。在非常拥挤的条件下ღ◈ღ★✿，为了彼此穿过ღ◈ღ★✿，电子必须改变行为ღ◈ღ★✿。电子可以通过量子隧穿从金属表面跳到靠近位置的量子线上ღ◈ღ★✿，这时就能表现出上述“分裂”现象ღ◈ღ★✿。

　　开篇已经谈过ღ◈ღ★✿，电子是我们用来解释物理现象和做出预测的理论ღ◈ღ★✿。人无法看到电子ღ◈ღ★✿，但在各种实验和预测中假设电子存在是非常管用的凯发k8一触即发ღ◈ღ★✿，以至于我们简直觉得电子是确凿存在的ღ◈ღ★✿。在这类特殊的实验中ღ◈ღ★✿，假定电子可以分裂成几个准粒子会更便于计算ღ◈ღ★✿，这并不是说电子是“可以拆分的非基本粒子”ღ◈ღ★✿。

　　人们早已知道双缝实验也可以用中子ღ◈ღ★✿、原子等来做ღ◈ღ★✿，使用的仪器不同ღ◈ღ★✿，结果相似ღ◈ღ★✿：每个单独的微观物体离散地撞击探测屏ღ◈ღ★✿，撞击位置无法预测凯发k8一触即发ღ◈ღ★✿，表明整个过程的概率性ღ◈ღ★✿；累积很多次撞击事件后ღ◈ღ★✿，总体显示出干涉图样ღ◈ღ★✿，表明微观物体的波动性ღ◈ღ★✿。

　　有些文章围绕粒子行为故弄玄虚ღ◈ღ★✿、鼓吹“意识决定”之类ღ◈ღ★✿。其实1987年人们就已经发现ღ◈ღ★✿，如果只获得部分路径信息ღ◈ღ★✿，干涉图样不会完全消失ღ◈ღ★✿。这表明只要我们的测量手段不过度地干扰微观物体的运动ღ◈ღ★✿，干涉图样只会对应地被改变ღ◈ღ★✿，不存在“意识一介入就必定发生”的作用ღ◈ღ★✿。恩格勒-格林柏格对偶关系式对这方面的量子行为进行了详细的数学论述ღ◈ღ★✿。

　　2003年凯发k8一触即发ღ◈ღ★✿，人们让碳60发生了双缝干涉ღ◈ღ★✿。2013年ღ◈ღ★✿，人们让810个原子组成的分子量超过10000的有机大分子发生了双缝干涉ღ◈ღ★✿。随着技术提升ღ◈ღ★✿，我们可以在越来越宏观的东西上观测到波动性6869影视ღ◈ღ★✿。这证明物质波模型的适用范围很广凯发k8一触即发ღ◈ღ★✿，微观物体与宏观物体没有绝对的界限ღ◈ღ★✿。

　　2017年6869影视ღ◈ღ★✿，在复杂的实验仪器里ღ◈ღ★✿，人们观测到粒子在装置的不同部位突然消失和突然出现ღ◈ღ★✿。有波粒二象性以外的模型可以对此进行解释ღ◈ღ★✿：时空中充斥着具有负质量和负能量的粒子ღ◈ღ★✿，具有能量的粒子在这个新狄拉克之海里并无具体的位置ღ◈ღ★✿，随时可以被抵消和重建ღ◈ღ★✿，所谓干涉是我们试图描述它运行的平均状况ღ◈ღ★✿。

　　2016年ღ◈ღ★✿，人们让细菌表现出一定程度的量子叠加ღ◈ღ★✿。2019年6869影视ღ◈ღ★✿，人们让分子量1886的短杆菌肽发生了双缝干涉而没有损害它的生物活性ღ◈ღ★✿。如果技术继续稳步发展6869影视ღ◈ღ★✿，十年内一些病毒和较为小型的细菌就可以拿来做双缝干涉了ღ◈ღ★✿。这是试图直接展示“宏观物体乃至生命体也具有波动性”ღ◈ღ★✿。