科学

量子观测:从空想到实验(节选)

时间:2009-08-12 10:58来源:09年8期《科幻世界》 作者:小庄 点击: 分享家:Addthis中文版
  

量子观测:从空想到实验
  文/小庄
  
  量子力学从诞生那一天开始,就不停地孕育着和我们的日常生活经验完全无法融合的观念,它用所谓的“测不准原理”“薛定谔猫”来向世人表达现实世界的不确定性,这种不确定性一边搞乱了无数大众的脑子,一边也娱乐了少数怪人。
  没错,这些怪人是可敬、可爱、可怕的物理学家。对于他们来说,对物质世界的观测一旦以量子的方式进行,就有机会去颠覆原先的一切常识。嗯,这种事儿是多么值得一干啊!


  
  1801年,英国人托马斯·杨(此人原是个医生,以对眼睛视觉的研究见长)用双缝实验证实了他作为物理学家也毫不含糊的一面:让强烈的单色光照射到开有一个小孔的不透明遮光板上,后面放置有另一块开有两个小孔的相同遮光板,当这束光接连通过两道屏障以后,会在抵达的屏幕上形成一系列明暗干涉条纹。这一结果不仅看起来赏心悦目,而且意义十分重大,它对于当时还被许多人所信奉不疑的光粒子说乃是当头一击。自此,克里斯蒂安·惠更斯早年提出的光波动说终于得到证实,逐渐深入人心。该实验被命名为“杨氏双缝干涉实验”,两百年来,它已成为各国中学物理教材中不可或缺的一个章节。
  托马斯·杨当年万万没有想到的事情,除自己有朝一日要被无数中学教师挂在嘴边之外,还有就是得到了一位后辈同行的极力推崇——在二十世纪著名的“物理顽童”理查德·费因曼看来,双缝干涉其实包含了量子论的终极秘密:人们已经发现,即便是一个光子,也能在穿过两块板之后得到干涉图样,似乎是自己和自己发生了干涉;更神奇的是,这个系统虽然既显示出了光作为粒子的性质,又显示出了光作为波的性质,但执着于一探究竟的我们,终究无法做到一件事——在同一时间既得到光作为波的干涉图样,又弄明白作为粒子的光到底是从哪个小孔出来的。他不禁为此感慨道:“仔细地思考双缝实验的意义,我们就能够一点一滴地了解整个量子力学。”
  正如费因曼所言,多年来,双缝实验以及它的各种变异版本在诸多理论物理家的把玩下,真正成了检验各种思想实验的大剧场,而且目标直指他们最为迷惑、最为醉心不已的一项高端任务——深入到量子的搞怪国度里进行观测。
  一个不能确定的世界该怎么搞定?且看科学家的奇思妙想。
 

待续,更多精彩内容,见《科幻世界》杂志。

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