杨氏双缝干涉实验与薛定谔的猫
本文简要介绍双缝干涉实验与薛定谔猫悖论的关系。
懒得看废话的，直接跳到 传统杨氏双缝干涉实验 一节
这是一个程序员的空间。然而此文作为第一篇发布的文章，竟然是关于量子物理的。我绝不是一名量子物理研究者，相反，我对量子物理的认识可谓浅之又浅。在此献文量子物理，实在是有点心虚。
第一次正式接触量子物理，是在 曼彻斯特大学 读书时，在 密码学 一课中学习 Quantum Cryptography （量子密码学）。量子密码学的一个重要理论基础是 Quantum Entanglement （量子纠缠）。量子纠缠主要是描述粒子之间的超光速（瞬态）相互作用。现在学界对量子纠缠的成因没有形成统一意见。巧的是，前几天在亚马逊上买了本书， 缠绕的意念：当心理学遇见量子力学 ，英文版链接 在此 。
这本书介绍了作者对于超验（诸如心灵感应Telepathy、千里眼Clairvoyance、念力Psychokinesis等）与量子纠缠的关系提出了自己的见解。超验一直是科学界的禁忌话题，但作者在书中仍然用了相当多的例子与统计数据试图向大众解释超验有其科学依据。
我花了一个通宵的时间看完这本书。虽然此书没有让我相信超验的存在有其科学依据（简单说就是我仍然不相信超验事件），但是书中第十二章提到了 光的波粒二象性 与 双缝干涉 让我想起来高中时做的双缝干涉实验，顿时来了兴趣。
高中学理科的同学应该都对此有印象，杨氏双缝干涉实验的大概现象是：一束光在通过间距很小的两个缝隙时候，投射在平面，会因为光的波性导致投射出来的影像成明暗交替状。如下图：
出现这种干涉条纹的原因就是光具有波性：
以上的传统实验，发射出的光束包含了大量光子。所以可以认为是不同的光子之间发生了干涉。
现在有一种仪器，每次只发射出一个光子，这时如果遮板上仍然有两个缝隙A和B（遮板与上述传统实验一样）。依照传统理论，该光子每次有且仅有以下三种情况中的一种：
因为要观察投射面的光斑分布，所以不必考虑情况1。也就是说，只要光子通过了遮板，要么从A缝通过，要么从B缝通过。 按照这种传统理论推导 ，在投射面会形成两个均匀的光斑，因为每次只有一个光子通过，该光子无法与其他光子发生干涉。
但是实际的实验结果让人大跌眼镜。就算每次只发射一个光子，投射出的光斑依然有干涉条纹！逐渐形成的光斑图像如下图：
实验结果表明，就算每次只发射一个光子，在发射若干次后，投射面依然会形成明暗交替的影像。这就说明， 每个光子似乎同时通过了两个缝隙，自己与自己产生了干涉 ！
更为奇怪的是，依照量子理论，如果用另一个仪器对双缝进行精确测量，以确定光子到底从哪个缝经过，则 干涉条纹就会就会消失 。换句话说，光子似乎能够知道自己被测量，一旦被测量则它只会从一个缝中通过，没有干涉发生，也就没有了明暗交替的光斑。
说到这里，不禁让我想到了 薛定谔的猫 。
薛定谔如此描述这个关于猫的实验：
把这个猫的实验类比单光子双缝实验：如果没有打开盒子看看猫是死是活（ 没有测量 ），则猫会处于一种既死又活的奇怪叠加状态（ 光子同时经过双缝，对自己产生干涉 ）。一旦打开盒子进项观察（ 进行测量 ），则猫要么死、要么活（ 光子只会经过一个缝，干涉条纹消失 ）。
两个实验的对象完全不同，但是表达的量子力学内容却何其相似！
这两个实验虽然看似无干，但却有深刻的内在联系。对于实验产生这种现象，现在有很多解释（仅仅是解释，但都无任何实质上的证据）。
限于本文的长度以及作者的水平实在不够，就不对这两种诠释加以展开说明了。有兴趣的朋友可以点开上面的链接，自行了解。
如果平行宇宙真实存在并且无限叠加,那世界存在还有意义吗?
也没有一个终点。量子力学中认为的平行世界 在电子的双缝干涉实验中，多个电子产生行为犹如一道波，因此产生干涉条纹是可以理解的，但单个电子它是怎么来界定是通过左边这条狭缝还是右边这条狭缝，多世界理论认为电子在我们这个世界通过了左边这条狭缝，因此我们这个世界被定义为左世界！而在与之相对的右世界...
有什么经典的物理理论,比如莫乌比斯环薛,定谔的猫,克莱因瓶之类的_百...
克莱因瓶 有一些是可以证明某些理论的关键命题，杨氏双缝干涉，菲涅尔提出的单缝衍射以及泊松亮斑（这两个实验完全证明了光所具有的波动性）1900年，被大物理学家胡克称为物理学晴空中的两片阴云：黑体辐射（普朗克常量的由来）和迈克尔莫雷实验（光速不变理论的实验基础），这两个命题是经典物理（牛顿力...
【物理结论】世界7个著名科学悖论的最终解答来了!
但是这不符合量子力学的基本要求,如果真的二者必居其一,量子力学就无法解释双缝干涉实验;按照量子力学的要求,你必须认为这个粒子既没有衰变,也不是“没衰变”,而是处于“衰变”和“没有衰变”这两种状态的“叠加状态”。 问题是这种状态不仅我们从来没有见过,要命的是这根本就是不可想象的——无论你想象力多么发达...
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量子会因人类的意志而改变,那人死后灵魂会去量子世界吗?
既然说到这里,那还有一个误解非常深的思想实验也不得不说了,这是一个有关于光子的双缝干涉实验的,流传甚广的“科学都市传说”。 光在遇到双缝的时候会发生干涉,也就是两个完全相同的波动在一些区域相互增强和抵消的现象,当时的人们已经知道光是一种遵循波动规律的粒子,所以光子最终在哪里结束旅程是可以通过波来计算...
上大学学物理学些什么内容?
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什么是人生自由?有没有哲学式理论的啊?
所谓的概率解释其实最早是哥本哈根学派的波尔提出的,他阐述了薛定萼波函式的意义。但是人们在单电子通过双缝的实验中不禁犯难了:在观测前,电子通过了哪一条缝呢? 于是就由此衍生出了如下几种较为主流的看法: 1。哥本哈根派:观测前电子按照波函式展开(并非变成了一团云雾,这只是一种数学描述),它是干涉的。而一...
波粒二重性的发展背景
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广水市15588431919： 电子双缝实验会不会是量子叠加态的原因 - ？
融备钆喷： 量子包括微观粒子都有波粒二象性,这是量子力学的基本假定,不然量子力学也就不成立了. 你把电子想象成一个波,就容易理解叠加态了.薛定谔猫处于2个概率波的叠加态.薛定谔把猫的死和活2个不确定的状态量子化来考虑,抽象成了概率量子...
广水市15588431919： 波粒二象性的认识及概念, - ？
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广水市15588431919： 杨氏双缝干涉 - ？
融备钆喷： 其实,你仔细了解一下人们对光的认识过程你就会发现,其实这个问题早就没有任何讨论性了,因为惠更斯原理是很久以前的事情了,后来有很多人都提出了不同观点,同时人们对光的认识不断进化,到现在主流的量子力学认识(实在不好意思...
广水市15588431919： 杨氏双缝干涉实验中的某个疑问杨氏双缝干涉实验介绍下:将同一光源上同一点或极小区域(可视为点光源)发出的一束光分成两束,让它们经过不同的传... - ？
融备钆喷：[答案] 1.E=hν是单光子的能量,而不是指整个光束的能流.而光束是大量光子的集合. 2.原子对光子的吸收并不存在绝对的吸收与绝对的不吸收,而是服从一定的几率分布.(当然,分布曲线是尖锐成峰的.)
广水市15588431919： 【双缝干涉】点光源上移为什么明暗条纹会下移 - ？
融备钆喷： 杨氏双缝干涉实验,点光源入射双缝再出射至接收屏. 假设初始时候,点光源在双缝的光轴上(即在双缝中点的垂线上),此时点光源至双缝的光,相位差为0,那么接收屏上0相位的位置,也在光轴上,呈现中央亮纹,其余条纹对称中央亮纹分布. 点光源下移,那么点光源至双缝的光,下缝比上峰的光“多走了一段”,即相位超前了,那么分别通过这两缝的光在屏上分布的时候,通俗来讲就是,下缝的光在缝前“多走一段”,那么缝后就“少走一段”,这样在空间位置上,0相位点就要比原先偏下,因此中央亮纹也要偏下,整体来讲明暗条纹就会下移. 原理如图.
广水市15588431919： 杨氏双缝干涉实验？
融备钆喷： 你说干涉条纹保持与双缝平行很不理解,可以这样认为:干涉现象首先须有相干光绕过障碍物(其实就是衍射),然后相互叠加,形成明暗相间的条纹.设双缝竖直,每一条缝从水平方向看尺寸小,光容易绕过去(衍射),分布到左右两边去;而竖直方向尺寸大,光不容易绕过去,所以上下没有光.最终每条竖缝左右两边的光相互叠加,形成明暗相间的条纹,自然与缝平行.当缝转动,条纹也转动. 也可以理解为每条条纹离双缝的波程差为一个定值,经分析,这些点必然全都分布在与缝平行的直线上,所以条纹与双缝平行. 你的第四段考虑的是移动单缝的问题,这对条纹分布没有影响.要知道双缝很窄,才相当于两个新的光源.而单缝仅仅是保证有光透过双缝而已,它对条纹的方向、宽窄均没有影响.
广水市15588431919： 杨氏双缝干涉实验+白光 - ？
融备钆喷： 错在“不同的m会造成不同的波长,也就是不同颜色的光” 这个式子不是这样分析的,如果x也就是位置确定,那么可以反过来算出波长,根据波长(颜色)来判断是否符合实验现象.m一般是个整数,就是第几级的干涉条纹. 在双缝干涉的实验中,如果使用白光(是复色光),在发生干涉的时候,各色光的波长不同,会发生分离产生彩色条纹.(根据X=L/D*波长,红光在外,紫光在内,只有中央的亮条纹是白色的)
广水市15588431919： 杨氏双缝干涉实验原理是什么? - ？
融备钆喷： 杨氏双缝干涉的原理是光波的叠加原理.光波解释了干涉现象.用强烈的单色光照射不透明的百叶窗,上面有一个小孔S,后面有一个小孔S1和S2.杨用光传播的惠更斯亚波假说解释了这个实验.S1和S2是完全相同的线光源,P是在屏幕上任...
