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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?
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1楼
2014-05-12 09:47
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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
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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?
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5楼
2014-05-12 17:06
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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。
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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。
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14楼
2014-05-15 11:51
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非常感谢@C_Spintronics,用自己的工作经历来详细阐述了电子“波函数”的意义。
我想,在这个帖子里,大家都对量子理论的意义有了更深刻的认识。如果不去纠结“单个量子同时存在于空间任何点”这个说法,假设量子就是以波的形式存在,其实量子理论已经接近完美的解决了我们对微观世界的大量问题。
也感谢C_Spintronics肯定了我关于“电子在任何时候都不可能分身”的思考,被人同意总是令人愉悦的。
我的标题其实是想说,霍金的成就当然不容抹杀,只是,在一些问题的表述上,他的说法并不是总能让人理解并支持。
主流科学家是从“物理定律在任何参考系都有相同的形式”来拥护相对论的,类似“简单即美”。
而我,则是固执于最简单的“1不等于-1”,而无法理解相对论的“真空中的光对于任何参考系都有光速”,以及从这个光速不变推出来的钟慢尺缩。
我可以承认由于观察需要时间,因此会带来观察结果与对象自身之间的误差,这有可能会造成主观上的钟慢或者尺缩。但我无法理解相对论推论出来的那个带根号的变换式子计算出来的钟慢是事实,要知道,当平方之后再开方,我无法确定最先的那个数到底是1还是-1。
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37楼
2015-01-16 18:03
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对于“光速不变”可以有好几个解释,比较能够接受的是静质量不为零的物质无法达到光速,而很难理解的是“同一束光对不同的参考系都有相同的光速”。
即使那是实验结果,我还是认为在这个不符合最基本逻辑的结果后面,一定有些原因是我们目前没有想到的,直接拿这个结果作为原理来解决问题,就是投机取巧。
再钻牛角尖点,人类何曾有能力在接近光速的参考系里测过光速?能作为参考系测光速的环境,已知的就是航天器,而人类航天器的速度在目前还不到光速的万分之一。
拿麦克尔孙.莫雷实验来说,这个实验是在地表进行的,根本就没能排除大气层对光速的影响,如果说光在空气里波的性质占主要地位,那么这个实验本来就无法用来证明以太的有或者无。我倒是觉得可以将这个实验放到风洞里做一下,看看光在流动的空气里是否有速度的变化,不过很可惜我这样的吊丝只能说说而已。
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39楼
2015-01-18 11:56
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站在传统理论的立场,这个单电子双缝干涉的现象可以不用分身来解释。单电子飞行时产生的磁场影响了自身的轨迹,磁场在经过双缝后产生了干涉,从而使得它的轨迹也符合干涉的结果,并不是它分身了。
由于电子运动时产生了微弱的磁场影响到了自身的运动轨迹,它的运动轨迹就符合波的结果,对于它下一刻的具体位置我们无法准确预测,但我们可以相对准确的预测一个范围,就是波平面。它有同样的几率出现在这个波平面上的任何一点,但是它不是同时在这个波平面上的任何一点。
当我们发现一个电子的时候,它只能在一个确定的位置,不会同时出现在另一个位置,在传统理论的立场事情本就应该如此。但是现代量子理论是说波函数坍塌了。
在双缝实验里,人们为了“看到”单个电子是怎样同时通过两个狭缝而增加了装置,这个装置的存在破坏了电子所产生的微弱磁场在通过双缝时发生干涉的条件,因此干涉现象就不会再发生。
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46楼
2015-12-11 11:46
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我们无法准确的预测一个粒子的确切状态,只能将它的可能状态描述为一个符合波性质的波函数,它可能是在这个函数取值里的任何一个状态,但是它不是同时有多个状态。当我们发现它的时候,它的状态必然是唯一的。这可以用波函数的坍塌来解释,也可以用1不等于2来解释,看你站在什么立场。
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47楼
2015-12-11 12:01
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