“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叠加态之中。
而一旦测量,就会使得叠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,电子的位置是一个叠加态。
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叠加态,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!
在今天这个场合,哪怕论道失败也是一种荣誉!
因为不是谁都有资格挑战布鲁斯教授!
李奇维微微一笑,说道:
“爱因斯坦,请说。”
爱因斯坦对着众人说道:
“在提问之前,我想先请布鲁斯教授做一个小实验。”
说罢,他又看向李奇维,笑着说道:
“布鲁斯,请你把左边狭缝关闭,只保留右边狭缝打开,再做一次单电子实验。”
“时间不用太久。”
众人不明所以。
“爱因斯坦教授这是什么意思?”
“这个实验有啥好做的?”
然而,李奇维只是轻轻一笑,他大概知道老爱想问什么了。
他照着爱因斯坦的要求,重新启动仪器。
这次没有什么悬念。
当只有一条缝隙打开后,电子不再发生衍射,而是像粒子一样通过狭缝。
所以,显示屏上干涉条纹消失,只留下一道明亮的条纹。
这时,爱因斯坦问道:
“当存在双缝的时候,就出现干涉条纹;当关闭一个狭缝,干涉条纹就消失了,这是为什么?”
“两个狭缝之间的距离虽然很小,只有几十纳米。”
“但对于电子的体积而言,这个距离犹如十万八千里。”
“那么,电子是如何知道另一个狭缝被关闭了,从而不发生自身干涉呢?”
咦?
众人皆是一愣。
这个问题有点意思啊。
开关狭缝是人为的过程,电子又是怎么知道的呢。
难道说它具有意识?
不然的话,它怎么知道什么时候该干涉,什么时候不该干涉呢?
李奇维说道:
“这个问题恰恰证明了互补原理的正确性!”
“因为双缝本身其实就算是一种测量方式,而且是波动的测量方式。”
“所以,此刻的电子就表现出波动的性质,从而能同时经过两个狭缝,并且发生干涉。”
“直到遇到显示屏,坍缩成粒子。”
“我们需要注意一点,哪怕电子坍缩成粒子后,它依然具有波粒二象性,而且能重新回到叠加态。”
“如果此时把显示屏去掉,电子会以这种叠加态的形式继续传播下去。”
“现在,把双缝改成单缝,那么电子就只能通过一个狭缝。”
“而一个狭缝其实可以看成是一种粒子方式的测量手段。”
“此时电子经过狭缝后变成了确定的粒子,从而不再发生干涉,显示屏上就没有了干涉条纹。”
“所以,当我们试图获取电子的路径信息时,就是对电子粒子性的测量。”
“路径信息和干涉条纹是两个互补的量,在同一个实验中,只能看到其中一个。”
“所以,电子并没有意识,而是测量影响了电子的状态!”
“而这正是互补原理的内涵!”
哗!
众人恍然大悟!
有了双缝实验在前,现在就容易理解多了。
爱因斯坦沉默了。