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再换一种情况,我们的探测器不放在双缝前,而在双缝之后。
放在双缝后面探测的话,电子已经经过双缝了,我们并未在它经过双缝前探测它,那它就应该已经体现出波动性了吧?但干涉条纹居然又消失了。
电子在经过双缝之后应该已经是波了,为什么之后探测它又变成粒子了?电子还能反悔?
这里的关键就是我们之前提到的“哥本哈根诠释”
。
哥本哈根诠释,说的是一个量子系统,可以同时处在不同状态的叠加态。
测量只能随机获得其中一个状态,并且根据测量方法的不同,获得的结果也不一样。
这可以很好地解释“波粒二象性”
,其实这是个比较过时的说法,它不过是在没有量子力学的时候,对波函数的一种粗略描述。
波粒二象性说微观粒子既是波又是粒子,这是不准确的,应该是微观粒子在不同探测方法下表现出不同的性质。
不同探测方法导致波函数坍缩到不同状态,波或粒子其实都是人类概念中假想出来的理想模型。
理想的粒子是什么?是一个没有大小只有质量的质点。
理想的波是什么?是波长固定、长度无限长的波动。
但这两样理想的东西在现实世界中是不存在的。
这些微观粒子,它既不是波,也不是粒子,而是在不同的测量方式下,有时候表现出粒子的性质,有时候表现出波动的性质。
如此,双缝干涉实验就很好解释了。
双缝干涉实验本身就是一种测量:用两条缝去跟微观粒子相互作用,它测量的其实就是微观粒子的波动性,所以双缝干涉实验会有干涉条纹,无可厚非。
用探测器去探测粒子,是对粒子性的测量。
不是微观粒子会发现你在看它,而是你为了看到它,必须跟它相互作用。
一个电子或光子,从你眼前水平飞过,你能看得到它吗?你看不到,探测器也探测不到,要让探测器探测到,得让电子或光子跑到机器里,它如果只是水平飞过去,没有进入探测器,你根本意识不到它的存在。
为了探测到它,必须发射一个光子去跟它相互作用,能探测到的永远只是相互作用,没有相互作用就不存在探测。
但一探测就等于测量了粒子的状态,而用探测器去测量的方式是针对粒子性的测量,于是它当然表现出粒子性,波动性没了,干涉条纹也消失了。
把探测器放到双缝之后也是一样的,只要用探测器进行了探测,即便它之前先经过了双缝,已经体现出了波动性,这时再测量跟它相互作用,它就又体现出粒子性了。
量子力学给我们的启示是:在微观世界,永远不能说一个量子系统是什么,而只能说这个量子系统在何种测量下表现出了何种性质。
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