第589章量子力学大成!接连提问!实验升级!引入观察者!震撼全场!
会议室内。
所有人的脸上充满了震撼和迷茫。
匪夷所思的单电子双缝干涉实验,就这么活生生展现在面前,颠覆了三观。
而布鲁斯教授的解释更是令他们目瞪口呆。
一时间,大部分人都没有反应过来。
而他们的眼中,此刻布鲁斯教授不再霸天绝地,反而是神秘莫测。
“那个男人简直像是造物主在玩弄世界一般!”
“物理学领域到底还有多少匪夷所思的事情”
看着众人的表情,李奇维内心也十分感慨。
至此,量子力学的所有经典内容全部出现。
这些内容是普通人只要认真研究,就能理解的部分。
从更高的角度重新审视量子力学,就会有新的感悟。
量子力学的两大核心理论是薛定谔的波动力学和海森堡的矩阵力学。
矩阵力学是完全从经典力学的角度研究量子,描述的是量子客体的粒子性,没有包含任何波的性质。
粒子性就是物质性,表现为有动量等力学量,能产生碰撞、轨迹等物质现象。
电子、质子等微观粒子,能够像真实的物质那样,与其它物质发生碰撞等相互作用。
并且粒子的动量和位置还满足不确定性原理。
波动力学的内涵就比较丰富了。
在今天之前,物理学界一直把波动力学当成描述量子客体的波动性,和矩阵力学矛盾对立。
但其实这种说法是不严谨的。
波动力学的核心就是薛定谔方程。
而薛定谔方程的核心是其中的波函数ψ。
按照现有的理解,波函数ψ描述的量子的【状态】随着时间的变化。
这里的状态包括量子的位置(空间分布)、动量等力学量,很明显,这些都是经典物理中粒子才有的概念。
因此,薛定谔方程其实也默认了量子具有粒子的性质。
只不过粒子的性质不是像经典力学中那样确定的。
比如,用经典力学的思维描述电子,可以说此刻电子在a处,动量是1。
但是在量子力学中,【电子在a处】不是确定的,而是一个概率。(同样,电子的动量是多少,也是一个概率,所以才导致了不确定性原理。)
这个概率的具体数值,等于波函数ψ的绝对值的平方|ψ|,这就是概率解释。
此外,量子状态的概率分布就像波动一样,所以被称为概率波。
最神奇的是,这种虚幻的概率波能像真实的机械波、电磁波那样,发生干涉、衍射等现象。
然而,你可能会提出一个问题:
“既然量子的状态,以电子的位置为例,是不确定的,它具体在空间中的哪个位置是概率性的。”
“那为什么在现实中做各种碰撞实验时,我们可以确定电子的位置呢”
“比如电子撞击到显示屏时,它就被固定在那个位置了。”
“从不确定到确定的这个过程,到底发生了什么”
这时,就该互补原理出马了。
根据互补原理,波动性和粒子性都不能单独描述量子客体的全貌。
物质的波粒二象性是一个整体。
如果想知道单个量子的性质,就必须对它进行测量。
但每次测量,只能得到某一个方面的性质。
用波动的手段就会测出波动的性质,用粒子的手段就会测出粒子的性质。
但无论如何,不可能同时测量出量子的波动性和粒子性。
所以,在测量以前,可以认为量子处于波动和粒子的迭加态之中。
而一旦测量,就会使得迭加态变成确定的本征态,这就是波函数坍缩。
有了这些理论后,再来看电子的位置情况。
在没有测量前,电子的位置是一个迭加态。
所以它可以出现在任何的位置。
比如,出现在a处的概率是0.3,b处的概率是0.2,c处的概率是0.1。
一旦对它进行测量,比如用光子去撞击电子,根据反馈后的光子的状态完成测量。
那么此时的电子就会瞬间从位置迭加态,发生波函数坍缩,处于一个确定的位置本征态。
而它出现的具体位置,和概率数值大小没关系,可以在a,也可以在c,甚至还可以在d。
但是!
重点来了!
虽然一个电子坍缩后出现的位置没有规律。
但是当大量电子先后按照同样的条件发生波函数坍缩后,情况就变了。
比如,此刻有10亿个电子,先后发生位置的波函数坍缩。
那么统计它们出现的位置,就会惊人地发现:
出现在a处的电子有3亿个,b处有2亿个,c处有1亿个。
大量电子的位置分布,符合波函数的计算!
而这,就是单电子双缝实验出现干涉条纹的原理。
此刻,在场的诸多大佬还在消化之中。
以他们的智商,李奇维根本不需要讲的太细。
大佬们之所以一时间难以接受,是因为还不熟悉互补原理。
一旦想通之后,这个实验也就没什么神奇之处了。
当前,前提是认可布鲁斯诠释的内容。
如果像爱因斯坦、薛定谔那样,死不承认,就确实没办法理解了。
这时,李奇维看到玻尔、海森堡、泡利三人的脸上竟然露出了笑容。
他笑着问道:
“玻尔,看来你理解了这个实验。”
玻尔笑着说道:
“是的,教授。”
“如果认可互补原理,那么这个实验还是很容易理解的。”
玻尔的话引起一阵惊呼!
要是不懂的人听了,肯定觉得玻尔在吹牛逼。
但是在场的都是物理学的大佬,他们清楚玻尔的天赋。
海森堡更是大肆地吹捧道:
“布鲁斯教授,李氏双缝干涉实验一定会成为物理学史上最美的实验!”
哗!
海森堡的脸皮也变厚了,竟然直接称呼李氏双缝实验。
这马屁拍的都快上天了。
就连李奇维也忍不住露出笑容。
“孺子可教也。”
“他托马斯杨能命名,我布鲁斯李难道不行”
奇怪的是,众人竟然没有半点觉得不妥的地方。
以这个实验的重要程度,以布鲁斯教授如今的地位,李氏双缝实验名副其实。
甚至如果真的有评选活动,至少他们会投这个实验一票。
就在众人相互讨论交流,试图彻底搞懂实验背后的原理时。
安静了好一会儿的爱因斯坦却突然开口了。
“布鲁斯,我有一个问题。”
哗!
众人闻言皆是一惊!
“难道爱因斯坦教授发现了什么”
不少人立刻进入吃瓜模式。
他们非但没有轻视爱因斯坦教授,反而觉得幸亏今天有对方的参与。
否则,哪里能看到如此精彩的学术论道!