有无真学物理的坛友解释下双缝干涉实验

星花

kawa11 发表于 2025-6-10 16:49
你不观测怎么能知道不观测的状态？

升维，对书中的人物来说作者就是全知的。

中国科学院

加油牛油果 发表于 2025-6-10 15:33
主楼链接说“ 如果观测光子穿过哪条缝，屏幕成像则体现粒子性，仿佛光子知道你在观测一样”😱 ...

" 如果观测光子穿过哪条缝"
怎么观测？

kraxia

大家都没说清楚啊。

解释一下，现在已知的条件是：
1、仪器可以一个一个地发射光子，保证单位时间里每次只有1个光子穿过双缝
2、光子在打到后面的屏幕上时，等同于观测动作，会产生退相干，固定成他最后打到屏幕上的那个位置
3、一个一个地发射很多个光子，最后会形成干涉条纹。如果只发射1个光子就结束实验，那当然不会有干涉条纹，只会有1个光子打到屏幕上某个点的记录位置。很多个光子依次选择了他的路径，纷纷落在了干涉条纹的亮斑区，最后看上去就是干涉条纹。

那么为啥这个实验能解释量子的不确定性呢？推论一下。
1、单个光子我可以当他就是粒子了，甭管我怎么确定那是1个光子的，总之我就是可以确定而且有数学证明。那么你假设光子是1个小球，他穿过缝，要么走1号要么走2号，打到屏幕上，是一个固定位置，按说他不可能同时出现在2个地方，对吧？
2、假如你拿着一堆球，对着2个洞扔，球穿过洞之后落点应该是随机的。你扔很多次，球打到后面的屏幕上，应该是两个亮斑，就好像机枪扫射之后的效果。这样是不可能出现干涉条纹的，对吧？
3、因为光子一个一个地通过，后一个光子不可能知道前一个光子的行为，他们每个光子选择跑到屏幕的什么地方，完全是自己决定的。
4、所以唯一的解释是，1个光子同时通过了2个缝，然后自己跟自己发生了干涉，波峰波谷相碰的地方抵消了。

光子是很小的，两个缝虽然挨得很近，但它是宏观的。你能想象1个球变成了2个，分别穿过两个离得超远的孔的样子吗？而且这也是不可能的，说好了是1个光子，不可分割的。

所以它揭示的本质是，光在打到屏幕上（也就是观测）之前，他根本就没有确定的路径，它只有概率。
为啥说光是一种波呢？而且还是横波，光子是沿着这个波的线条一扭一扭地前进的吗？不是的，这个波是概率波，它说的是波函数的概率值。干涉条纹里，暗的部分表示光子跑到这儿的概率是0，越来越亮的部分表示概率越来越大。
如果你只发射几个光子，你看不出来什么条纹，只能看到屏幕上有几个点。但如果一直扫射光子，这些光子会老老实实按照波函数设定的概率分布，有时打到这儿有时打到那儿，但绝不会跑去暗的那个地方。

总之量子这东西到底是啥还是搞不清楚的，但双缝干涉揭示了量子世界怎么影响到宏观世界的过程。

典型的量子，比方说电子，我们为了理解方便经常把他想象成一个小球。比如原子的行星模型，我们把原子想象成一个核，外面有一堆电子像卫星一样围着他转。其实不对，因为量子都是概率的，应该把电子想象成一片云，就好像大气层包住星球一样。你不观测的时候他同时处于这个云的任何位置，你观测的时候他就瞬间坍缩到1个确定的位置。

量子的不确定性要求动量和位置不能同时被确定，这禁止量子处于绝对静止的状态，即便是绝对零度，量子的速度也不会是0，因为如果速度确定为0，位置的不确定性就是无穷大，量子云会盖满全宇宙。

而在单缝实验里，那个缝的大小也能体现这一点。这个你可以自己在家做实验，你弄会纸板上面戳一个小洞，然后用手电筒照看看透过去的光斑。如果这个洞比较大，可以看到光沿直线传播，光斑基本上也会跟孔差不多大。如果你把孔弄得特别小，比如小于2倍可见光波长，那照过去产生的光斑反倒会变大，孔越小光斑越大。
因为孔做得越小，就越是约束了光子的位置，这样光子的方向的不确定性就会变大……

thegodra

光子的全称是光量子
光量子的简称是光子

不要光量子想象成一个圆圆的硬硬小球
而是用场的概念去理解
可以便于理解某些概念

譬如单个光(量)子(场)穿过双缝，当然可以同时

PS：但我不清楚每个光子是一个场，还是所有光量子是同一个场

TNN

卖哥 发表于 2025-6-10 13:45
所谓得观测是拿粒子轰它，通过比对有无被观测粒子时发射粒子的变化，反推被撞粒子的信息。
不要理解成轻描 ...

不懂，为什么眼睛接收粒子也会干涉到放出粒子的源？不看对面也会射出粒子啊，怎么反馈回去的呢

TNN

加油牛油果 发表于 2025-6-12 10:11
那个实验的解读是错误的，不存在不影响粒子的观测方法，所以“当观测粒子穿过哪条缝时，双缝实验的成像会 ...

可是怎么影响的想不通啊

lawsherman

要想了解为什么魔改的双缝干涉会变成那样，首先你得了解那个探测仪到底是个什么玩意儿

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