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单个电子为什么能同时穿过两条狭缝然后自己与自己发生干涉?

编辑:[db:作者] 时间:2024-08-25 06:14:48

之以是我们很难明得电子双缝干涉实验,根本缘故原由还在我们先入为主地认为电子便是客不雅观存在的实体粒子,拥有确定的运动轨迹。

实际上并不是这样的,很多微不雅观粒子的行为在我们看来是无法理解的,便是由于我们常日会下意识地把宏不雅观天下的运动规律套用在微不雅观物质上。

单个电子为什么能同时穿过两条狭缝然后自己与自己发生干涉?

在我们的宏不雅观天下里,任何物体都有着确定的运动轨迹,比如说一个玻璃球,我们能够准确算出玻璃球的运动轨迹。
但是我们在宏不雅观天下的履历到了微不雅观天下就失落效了。

实在之前有一篇专门科普电子的文章,详细描述了电子到底是什么。
这里长话短说,电子实在不是粒子,而是波,也只能是波。
所谓的“粒子性”只是电子这种波在某些情形下的表象罢了。

很多人认为,物理学家们可以通过精密的显微镜看到电子,实在那是不可能的,最少目前还远远做不到。
其实在量子力学中,根本就不存在“粒子”的观点。

说白了,我们对天下的理解,尤其是对微不雅观天下的理解,只能来自实验结果,也只有通过详细实验,才能知道微不雅观天下到底是一个若何的天下。

说了这么多,实在我只想表达一件事:单个电子为什么能同时穿过两条狭缝,然后发生干涉?答案便是:不知道。

看到这里,你可能会骂街:你叭叭半天,末了竟然说不知道!
“不知道”这三个字还用你说啊,我自己也能说。

别生气,由于看了接下来我的回答,你可能会更生气:不但普通吃瓜群众不知道,物理学家也不知道,而且大概率永久也不知道。

到这里你可能真的忍不住骂街了:谁说物理学家不知道了,波粒二象性,电子云,和量子力学不愿定性,这些都可以阐明单电子双缝干涉实验吗?

静下心来,逐步想一想,物理学家们是如何得出“波粒二象性”“不愿定性”等结论的呢?

说白了,还是通过实验,不雅观察实验结果得出的结论。

物理学家们一贯在做的便是尽可能准确地描述这个天下的运行规律,在这种背景下,意味着任何理论都是物理学家们为了描述自然征象建立起来的工具而已。

因此,我们只能说,某个理论与实验结果非常符合,但并不是说这个天下必须按照这个理论运行。

大自然当然有自己的运行规律,而人类要做的便是尽可能准确地描述大自然的运行规律。

无论是牛顿万有引力理论,相对论,还是量子力学,都是在这种大背景下出身的。

以是我会回答:不知道。
当然,我也可以从波粒二象性,叠加态,不愿定性等方面进行深入剖析,正如我之前做的那样。
但本日我须要换一种思维办法,也好让大家能打开思路,充分理解人类到底是如何理解大自然的。

实在,人类不知道的太多了,我们乃至不知道地球为什么环绕太阳转。
你可能会说地球环绕太阳转是由于万有引力,但万有引力是大自然的底层逻辑吗?引力的实质到底是什么?

你可能会说是时空波折,但时空为什么会波折?你会创造,类似这样的追问,永久不可能有终极的答案,就像俄罗斯套娃那样。

到这里,你可能越来越不满了:你这不是在科普,而是在讲道理乃至诡辩。

实在,如果你能静下心来仔细体会我刚才所讲的,就会有所领悟。
物理学家们只适宜根据微不雅观粒子的实验征象,建立了一套自洽的理论。
说点不好听的便是“马后炮”,物理学家们根据实验过程和结果,假设一套自洽理论,倒推过去能阐明之前的实验过程和结果。

大略地讲,在量子力学框架下,所有的微不雅观粒子都对应一个波函数,正是这个波函数掌握着微不雅观粒子的统统行为,而波函数可以在空间传播,然后发生干涉征象。

因此,单电子之以是会发生干涉涌现明暗相间的干涉条纹,实在是实验创造的,仅此而已。
而物理学家们根据实验创造的结果,总结出了“电子具有波粒二象性”等特点。

从电子双缝干涉实验,可以得出以下结果:

第一,当电子撞击到显示屏上时,一开始确实因此“点”的形式呈现。

第二,当发射的电子越来越多时,凌乱无章的点逐渐呈现出明暗相间的干涉条纹。

很明显,实验结果见告我们电子同时具有“颠簸性”和“粒子性”,也便是所谓的“波粒二象性”。
但是我们并不知道电子为什么具有“波粒二象性”,所谓的“知道”,当然不是真的知道,只是预测罢了。

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