雙縫干涉實驗到底有多離奇?科學家稱:它揭示了平行宇宙的存在#雙縫干涉實驗#干涉模式#平行宇宙#實驗物理學#量子力學#波粒二象性#奇異現象#量子世界#超越常識

科學解說員小鶴
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16 次觀看·2024年1月3日
雙縫干涉實驗是一項經典的物理實驗,它展示了光子(或其他微觀粒子)的波粒二象性。在這個實驗中,一束單色光通過兩個非常窄的縫隙射向一個屏幕,產生干涉條紋。這種干涉模式只能通過波的理論來解釋。但是,當光子被觀察時,它們表現出粒子特性,它們到達屏幕上的位置變得隨機而無法預測。這種現象被稱爲“測量崩塌”,是量子力學的基本原則之一。
然而,並沒有科學證據表明雙縫干涉實驗揭示了平行宇宙的存在。雖然量子力學確實涉及一些奇特的現象,如疊加態和量子糾纏,但這些現象並不意味着存在平行宇宙。在科學界,平行宇宙仍然是一個富有爭議的話題,目前並沒有確鑿的證據證明其存在。
因此,雖然雙縫干涉實驗是一項非常有趣和重要的實驗,但它並沒有直接揭示平行宇宙的存在。這個實驗揭示了量子力學中一些令人困惑的現象,但我們仍需要更多的科學研究和證據來了解這些現象的本質。
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你相信宇宙中還有另一個你存在嗎
近年來興起的平行宇宙一詞
向人們提出了一個觀點
即使你不是雙胞胎
宇宙中也很可能還有另一個你
因爲我們的宇宙是多
圓的
多元宇宙的理論簡單來說
就是無數個宇宙的集合
每個宇宙裏面都有時間空間物質能量
還有它們特定的物理規律以及常數
在多元宇宙裏
這些時間空間等都是平行存在的
沒有交集互不打擾
這就是平行宇宙也可以叫
平行宇宙跟圓宇宙有相同的條件
裏面的人和環境都是一樣的
只是事物的發展過程不同
結局不同
可能在地球上早已滅絕的動物
卻在平行宇宙中活的
尚好
這種理論從剛一橫空出世
就引起了廣泛的議論
因爲人類觀測宇宙那麼久
並沒有發現另一個世界
甚至除了地球之外
都沒在其他星球上發現生命
宇宙中有個一模一樣的自己
從何說起
神奇的量子力學實驗
在量子力學領域有一種
演示微觀物體波動性
與粒子的實驗叫雙縫實驗
它是由英國物理學家托馬斯·楊
在1807年時提出的
又稱楊式雙縫干涉實驗
這個實驗是同時通過兩條路徑觀
查微觀物體從起點到終點的行動
由於兩條路徑的形成
不同微觀物體的量子態便發生
老鄉姨
這裏有兩個概念需要稍微解釋一下
量子態是量子理學中描述沒有
物質和能量交換的孤立系統狀態
相移是物理學中波形通過電路
在時間上與輸入信號之間的差異
輸出輸入的正弦波信號的相位差就叫相移
有了量子態的相移
雙路徑中的干涉現象就產生了
1961年德國蒂賓根大學的克勞斯·約安
率先用雙縫實驗來檢視電子的物理行爲
證實了電子有干涉現象發生
1974年米蘭大學的皮爾
梅利在此基礎上
成功的電子一粒一粒地發射了出來
並在過程中清楚地觀察到了干涉現象
除了電子 雙縫實驗還可以用來研究光子
早在18世紀時
物理學界就在激烈地爭論光到底是波還是粒子
20世紀初愛因斯坦說光是波骰子
後來的美國科學家也論證了愛因斯坦的說法
通過雙縫實驗我們可以得知如果光是粒子
就可以筆直地從兩條縫隙間穿過
如果光是波子穿過縫隙的光就會再分裂爲兩條波
圓 大概就像水波紋的形狀一樣
托馬斯·楊在提出雙縫實驗時
覺得光應該是以波的形式存在的
實驗結果顯示光確實是某種形式的波
堅持認爲光是粒子屬性的人也做了雙縫實驗
想推翻以上結論比如皮爾·梅利
他以次發射一個光子通過一個縫隙
他本來以爲這樣就不會產生兩條波圓
也不會產生干涉條紋
結果皮爾發射了7萬個光子後
驚奇地發現干涉條紋還是出現了
通過攝像機的記錄可以看到發射的光子確實
每次都只通過一個縫隙
那爲什麼還會產生這樣的結果呢?
基於這個實驗結果
在後來的實驗中
研究人員把攝像機換了個位置
讓他湊近縫隙處去拍攝
想看看光子走的是哪個裂縫
這次研究人員再次發現了神奇的事情
光沒形成波形而是成了粒子
而整個實驗過程沒有變變的只有攝像機位置
也就是觀察點
就算換其他形式的雙縫實驗也是一樣的結果
觀察點不同光的存在模式就不同
可是能波也可能是粒子
粒子有種屬性叫自旋自旋位整數的時候
稱爲波骰子
自旋位半整數時則稱爲費米子
物質的基本結構是費米子
但物質的相互作用卻靠的是波骰子傳遞
因此要說光是波也可以粒子也可以
至於它究竟是什麼形態
取決於人觀察方式的不同
雙縫實驗與平行宇宙的關係
那這個神奇的雙縫實驗跟平行宇宙理論有什麼關係
那量子力學中有疊加態和量子坍塌的說法
疊加態可以簡單地理解爲
一個光子打出去同時穿過了兩邊的縫隙
量子坍塌也可以簡單地理解爲
一件事情從不確定成
未確定光子發出前
我們不知道它最終呈現出來的是什麼狀態
直到我們去觀察它的時候才發現它也許是波也許是粒子
量子也是如此有研究者發現
每次觀察量子它們的狀態都不同
宇宙空間的物質由量子組成
那麼宇宙也可能存在多種狀態
任何細小的變化都會導致宇宙的狀態不同
如果這個理論被證實
那麼平行宇宙就是無盡的
因爲我們生存的世界每時每刻都在面臨選擇
每個選擇都能分裂出不同的狀態
這些狀態不會交疊
那麼我們理解的宇宙本質也會有所不同
就好像我們每天走路你以爲是同一條街
同一條路線如果你把走過的足跡畫一條線
會發現其實每天走的都不是重合的路線
每天你都會產生新的足跡
當你邁出第一步時
就已經註定你的第二步跟昨天的不同
不同的選擇會造就不同的結果
每一個結果都是一個
宇宙
抉擇不同產生的過程和後果都不同
於是便分裂出了更多的宇宙
在這個宇宙中你順利地走完了某一段路
而在另一個宇宙中
你卻因爲足跡的不同而掉到坑裏去了
這就是多元宇宙的意思
根據這個理論可能在兩個宇宙中
人類還處在某個封建王朝時期而在第三個宇宙中
人類可能已經打完了核戰爭
現在的世界滿目瘡痍
這麼反推過去雙鳳實驗便是世界上最離奇的實驗
可以說它顛覆了人類對物質的理解
其實早在公元前五世紀的時候
希臘哲學家德摩克利特就提出了萬物由原子構成
而由原子構成的世界有無數個
因爲原子的運動是隨機的
它們在碰撞過程中會產生各種形狀
於是就構成了無數個不同的世界
麻省理工學院的宇宙學家馬克思
泰馬克認爲
有多少個平行宇宙纔是最有意思的
這關係着它們到底能佔多大的空間
讓我們發散一下這個問題
假設每個平行宇宙中有一個人
100個平行宇宙就有110個人
在地球上還是在宇宙空間中
又或者宇宙中就有100個地球
那麼它們都在哪裏呢
爲什麼我們看不到另外的99個地球和平行宇宙中的自己
按雙俸實驗的理論
我們看不到是因爲平行宇宙永不相交
那麼悖論又來了
137億年前奇點爆炸到底產生了多少個宇宙
或者本來就不止一個奇點
究竟是一個奇點爆炸產生了很多宇宙
還是很多奇點爆炸產生了很多宇宙
好了
本期節目就到這了
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