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【探讨】霍金说单电子是同时通过了双狭缝,真的吗?

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在其《时间简史》10年增订版(湖南科学技术出版社 2001年)的第四章。关于双缝实验,他说:“所以每个电子必须在同一时刻通过两个小缝”
对此,我有疑问:如果他说的是真的,那么,电子会分身术?


IP属地:四川1楼2014-05-12 09:47回复
    嗯,有可能


    3楼2014-05-12 12:06
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      这里有对电子双缝实验的另外一个解释,比起说电子会分身术来貌似要容易接受一些。虽然我对这个解释仍然觉得不是很完美。我仍然认为“波粒二象性”没有错。http://hi.baidu.com/671936/item/2f5312107d27500db88a1a78


      IP属地:四川4楼2014-05-12 16:58
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        据说这个实验的奇怪之处在于,如果在两个狭缝处安装监视设备试图看到一个电子是怎样同时通过两个狭缝的,干涉现象就不再出现。
        电子不仅会分身术,它还像家教严格的女孩子一样会害羞?


        IP属地:四川5楼2014-05-12 17:06
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          完全看不懂啊 ,我这智商。!


          IP属地:四川7楼2014-05-13 17:30
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            虽然有些迷茫,但还是希望楼主继续,谢谢


            8楼2014-05-13 22:29
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              不懂求鉴定


              12楼2014-05-14 14:56
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                对于我在9楼提出的观点,实验是可以证伪的。比如发射一千个电子,我们可以大致数清楚落到屏幕上的电子有几百个。可以设计两种实验,一是没有额外的监测设备的情况下,电子落点符合波的干涉结果,看有多少电子到达了屏幕;二是有额外的监测设备时,电子落点不符合波的干涉结果,再看有多少电子到达了屏幕。
                如果两种实验的结果,到达屏幕的电子数量误差不足百分之五,这就是我的预测,并且我还预测不符合干涉结果的实验中到达的电子数会稍多;如果符合干涉的电子数比另一种超过了百分之十,就可以证明我的观点是错误的,并且确实有电子分身了。


                IP属地:四川13楼2014-05-14 15:25
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                  对“分身”这个说法的继续反对。
                  我们再从概率来说电子分身的不合理性。首先来考虑一个狭缝,电子能准确穿过狭缝到达屏幕就是概率事件,发射一万次,能穿过狭缝的电子数量肯定少于一万。同样的,对于两个狭缝来说,能穿过这两个狭缝之一的电子数量也少于发射的数量。
                  电子“瞄准”一个狭缝穿过去就是一个小于1的概率。现在不仅要分身,还要让自己的两个分身能同时穿过另一个狭缝,这种概率能有多大?小概率的事件能产生可以预期的干涉结果吗?电子不仅需要”自由意志“,还要有堪比神枪手的瞄准技能,除了唯心主义,很难接受这样的推论。


                  IP属地:四川14楼2014-05-15 11:51
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                    专门注册一个号来解释下。。。
                    1.关于分身,其实是这样的。
                    a. 两个狭缝,很多个电子过狭缝时候,由于波粒二象性,这个时候电子可以看做平面波,在两个狭缝后面形成干涉条纹。那个年代,量子力学还有点站不住脚,很多人觉得是很多个电子一块过狭缝,相互影响对方的运动轨道,所以产生了衍射条纹,而不是电子本身有波的特性。
                    b. 关于这个假设,又有了另外一个实验。科学家们把电子一个一个地发射过这个双狭缝,而不一起发射了。结果仍然得到了衍射条纹。这个结果让很多科学家兴奋不已,这已经证明了电子波粒二象性,从此也开启了量子力学这门全新的领域。
                    c. 而有些书解释给没有学过量子力学,或者不是物理学广大读者的时候。有时候是为了营造气氛,激发读者兴趣,把电子‘小球’说得特别神奇。每一个电子“小球”似乎会分身,同时穿过双狭缝,自己干涉自己。其实,电子这个时候就是波,在空间中的每一点存在是一个几率(这个几率和楼主说的概率有点不大一样,电子在固体中的轨迹是几率波),而后被薛定乐拼凑了一个薛定乐方程完美解释。而基于薛定乐方程,我们这帮后人,才有了各种各样的理论计算,其中一个就是电子密度泛函数计算。
                    2. 楼主提到了电子被观测下的波粒二性,这个是历史上最好玩的实验之一了。
                    a.科学家门仍然不罢休,用了一个探测器来看电子怎么过狭缝的,然后,然后,恐怖的事情发生了,在探测器下,电子任性地不表现出波粒二象性,而是粒子性,通过狭缝过后没有干涉条纹,只有两个狭缝条纹。这个困扰了科学家很久,有些人开始相信上帝,不喜欢被观察,让电子不表现出波粒二象性。
                    b. 其实,事情是这样的。电子只能选择表现粒子性或者波的特性,不能同时表现出波粒二象性。我们观察电子用的所有探测器都是基于电子作为有动能的”小球“碰撞探测器观察到的,比如说光电探测器。我们其实人为地选择检测了电子的特性而已
                    3. 这个实验根本没有管电子没有穿过狭缝的部分,其实两个狭缝间距很短,远小于电子波长,根本不可能瞄准哪一个狭缝(狭缝间距远大于电子波长就没有干涉了)


                    16楼2015-01-07 12:58
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                      不是会员好意思水帖?我一个帖子是你的6倍经验!这就叫任性!这才有逼格! 就是有钱! 不说了我得赶快去水帖了 不然7天试用过了水的就慢了


                      IP属地:黑龙江来自Android客户端17楼2015-01-07 13:10
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                        IP属地:加拿大18楼2015-01-08 00:33
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                          。。。擦擦擦擦擦擦擦擦擦擦擦擦擦


                          来自Android客户端19楼2015-01-08 12:12
                          回复
                            @我讨厌注册2
                            不知道怎么回复,我就@一下^_^
                            1. 这个其实很难用经典物理来解释。电子出现在任一一个地方的概率,量子力学中是电子密度p,其实就是波函数phi的平方然后乘以这个空间的体积,几率波这个说法多用在晶体计算中,也就是物理最常见的布洛赫调幅平面波。然后,基于波,基于薛定乐方程,我们其实可以精确地预测电子密度,能带,自旋等等。物理学发展到今天,关于今天电子计算,我们做的是简化,一个一个的电子太难算,根本没法算,我们就把电子几率波简化为密度波。所以,我觉得强行说电子运动轨迹,用经典力学中的事情发生的概率来解释电子的这种几率波,密度波其实很难。即使只有一个电子,在空间中任何一个点出现的都只是可能性,最后形成的是密度分布,这个电子在同一个时间在空间中任何一个点,任何方位都有一定的概率出现,在量子力学描述中,它根本没有运动轨迹。所以,用事情发生概率叠加不好说,我们就只看成波就行了,你能想出有三条,那么肯定会有肯多条,关于波,有前三级衍射(应该是2级严格说),就会有后面n级衍射条纹,只是强度会越来越弱。所以,一般情况,我们就把电子看成平面波,不用运动轨迹,事情发生概率看电子。


                            20楼2015-01-09 01:56
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