科學的盡頭是神學?令科學家不安的雙縫干涉實驗,到底是什麼?

天空之城 2023/01/26 檢舉 我要評論

實驗與理論都是推動人類文明發展的重要「武器」。在歷史上,我們曾經做過多次的實驗去印證理論的正確。因此,實驗之于理論,也是相輔相成的。

歷史上著名的雙縫干涉實驗也不例外。

雙縫干涉最初的實驗目的是用于 展示光子或者電子等微觀物體所呈現的波動性和粒子性。但在各界科學家對雙縫干涉實驗結果展開深究后,它所得出的理論,是 為人們所不能接受的。

在了解雙縫干涉實驗之前,我們得先熟悉一下當時物理學界對「光」的定義。歷史上, 麥克斯韋曾經利用方程對電磁波做出了計算,解開了關于電磁波的秘密。

人們發現,電磁波的運行速度實際上和光是一樣的,所以在此之下,人們給光也下了一個著名的定義: 光是一種波。

但同時,在物理學界中也有許多人信奉 牛頓所給出的觀點——光是一種粒子。所以對于光的定義,物理學界中也一直存在爭議。

在此背景之下,1807年一位名為托馬斯·楊的英國科學家便發起了著名的雙縫干涉實驗, 去尋求光的實質,所以雙縫干涉實驗也叫作 楊氏雙縫實驗

雙縫干涉實驗的過程實際上是很簡單的。當時托馬斯·楊利 用一個點燃的蠟燭以及一塊被割開兩處的遮擋板、一面屏幕便做起了實驗。

托馬斯·楊首先先把蠟燭擺在遮擋板后,然后點燃蠟燭觀測屏幕上 光所形成的條紋。

實驗原理實際上是很簡單的, 如果光是一種粒子,那麼在這種情況下便會直接透過縫隙投影在屏幕之上,成為 明暗相間的條紋。

但如果 光是一種波,那麼便很可能會隨機 通過左邊或是右邊的縫隙到達屏幕之上

最后的實驗結果讓所有人都大為震驚,在屏幕上, 干涉條紋出現了,那麼這項研究也證明,光確實是一種波。

雙縫干涉實驗將微觀世界的疊加態以及不確定性在人們面前展示得淋漓盡致。

迭代升級的實驗

盡管實驗結果已經證明光是一種波,但是物理學界對這項實驗結果依舊抱有懷疑。著名的物理學家愛因斯坦便曾經提出, 光還是具有粒子性的。

隨著爭議的不斷升級,物理學界也有許多物理學家 對雙縫干涉實驗做出了「迭代升級」。

在1909年的時候,英國物理學家 杰弗里·泰勒便對雙縫實驗重新做出了調整升級。他將發射光源的強度做出了調整,確保每次 只有一個光子能夠通過雙縫板。

按照常理來說,在實驗的屏幕上應該是 出現兩條亮斑才會符合原本所預想的結果,但是令杰弗里·泰勒沒想到的是, 干涉條紋還是出現了。

百思不得其解之下,泰勒只能給出 「光是與自己發生干涉」的理論對外界做出解釋。

在此之后,上世紀70年代,人們又對雙縫實驗做出了升級,這時候,人們在實驗基礎上加了一個監視儀器來觀察光。

但是奇怪的事情還在發生,當監視儀器打開時,屏幕上便不會出現干涉圖樣。而 當監視儀器關閉時,屏幕上又會出現干涉條紋。

這就仿佛 光是知道我們在觀察它一樣,會隨著人類的觀測而改變自己的「選擇」。

隨著實驗的不斷升級,量子擦出實驗在歷史上出現了。但是不管人類怎麼做, 干涉條紋都會出現。

原本簡單的物理實驗開始挑戰人們對世界的認知,原本的「因果律」也在實驗過程中得到了挑戰, 對于物質世界,人們產生了懷疑。

實驗的恐怖性

對于實驗所產生的結果,人們給出了兩種懷疑。 一種便是光能夠改變過去,在儀器開起來的時候,光能夠改變之前的形態。

另一種便是光能夠自主做出選擇, 選擇自己是成為波還是粒子。無論是哪種解釋,都對人們的認知產生了巨大的影響。

所以在物理學界中,也有科學家提出,實際上自己從未懂過世界,也從未了解過量子力學。

在微觀世界中,很可能會出現「先有果,后有因」的現象。如果將這種理論放大到我們的巨觀世界中,那麼便會代表著我們的世界實際上是被限制的。

也許在宇宙深處,人類才剛剛經歷一場滅亡,只是我們觀測不到。

我們的世界可能是由一串代碼構成的,所謂的自由意識在既定程序之下也不過是假的。 我們的世界,也許從未被我們了解過。

結語

在宇宙中,什麼是科學?科學是能夠被人類所定義的嗎?事實上,通過雙縫干涉實驗,我們了解到了 微觀粒子的「恐怖之處」,也許科學的盡頭真的是神學,我們在觀察粒子的時候,粒子也在對我們做出觀察。

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