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科学的尽头是神学?令科学家不安的双缝干涉实验,到底是什么?

2024-07-10科学

如果光,这个我们日常生活中再熟悉不过的存在,突然变得不再那么简单,它既是粒子又是波,你会作何感想?这听起来就像是科幻电影里的桥段,但双缝干涉实验,却真真切切地将这一不可思议的现象展现在了我们面前。

故事得从两千多年前讲起。那时候,古希腊的哲学家们正对着太阳光冥思苦想,迈息尼率先提出了「光是由微粒组成」的猜想,这一观点在当时可谓是惊世骇俗。时光荏苒,转眼到了17世纪,牛顿大爷用他的三棱镜和几何光学理论,为我们揭示了光的波动性。

不过,那也只是理论上的推导,真正让光的波动性「现形」的,还得感谢1801年的英国物理学家托马斯·杨。他设计的那个简单却神奇的双缝干涉实验,就像是一扇窗,让我们窥见了光的另一面。

一块遮光板上开着两个小孔,一束光从光源射出,穿过这两个小孔后,在后方的墙上形成了怎样的图案?按常理,应该是两道光线各自投射出的影子吧?但奇妙的是,墙上呈现的却是黑白相间的条纹,宛如海浪轻抚沙滩留下的痕迹。

这,就是波的特性!这一发现,彻底颠覆了人们对光的传统认知,也让科学家们开始重新审视这个世界的基本规律。

故事的转折远未结束。1905年,那个名叫爱因斯坦的家伙,又给我们扔下了一颗重磅炸弹——他提出「光既是波又是粒子」的惊人观点。

这一说法,在当时无异于石破天惊,因为它直接挑战了唯物主义的核心观念:物质与精神的二分法。但爱因斯坦的理论,就像他的相对论一样,起初并不被所有人接受,直到后来一系列实验的不断验证,才逐渐赢得了科学界的认可。

时间跳转到1927年,英国物理学家戴维逊和杰曼再次将双缝干涉实验推向了新的高度。他们利用更精密的设备,证实了光在通过双缝时,确实展现出了既像波又像粒子的特性。这一刻,物理学界仿佛经历了一场地震,原本稳固的物质观被撼动了。

在这个过程中,每一位参与其中的科学家都经历了巨大的心理波动。从最初的震惊、不解,到后来的怀疑、探索,再到最终的接受与理解,他们的心路历程就如同过山车一般跌宕起伏。当你耗尽心血构建的世界观突然崩塌,那是一种怎样的感受?但正是这份对未知的不懈追求,推动了科学的不断进步。

我不禁想起了另一个与双缝干涉实验有异曲同工之妙的故事——量子纠缠。两个粒子之间,无论相隔多远,都能瞬间感应到对方的状态变化,这种超越空间限制的联系,同样让科学家们感到既困惑又兴奋。