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科學的盡頭是神學?令科學家不安的雙縫幹涉實驗,到底是什麽?

2024-07-10科學

如果光,這個我們日常生活中再熟悉不過的存在,突然變得不再那麽簡單,它既是粒子又是波,你會作何感想?這聽起來就像是科幻電影裏的橋段,但雙縫幹涉實驗,卻真真切切地將這一不可思議的現象展現在了我們面前。

故事得從兩千多年前講起。那時候,古希臘的哲學家們正對著太陽光冥思苦想,邁息尼率先提出了「光是由微粒組成」的猜想,這一觀點在當時可謂是驚世駭俗。時光荏苒,轉眼到了17世紀,牛頓大爺用他的三棱鏡和幾何光學理論,為我們揭示了光的波動性。

不過,那也只是理論上的推導,真正讓光的波動性「現形」的,還得感謝1801年的英國物理學家杜文·楊。他設計的那個簡單卻神奇的雙縫幹涉實驗,就像是一扇窗,讓我們窺見了光的另一面。

一塊遮光板上開著兩個小孔,一束光從光源射出,穿過這兩個小孔後,在後方的墻上形成了怎樣的圖案?按常理,應該是兩道光線各自投射出的影子吧?但奇妙的是,墻上呈現的卻是黑白相間的條紋,宛如海浪輕撫沙灘留下的痕跡。

這,就是波的特性!這一發現,徹底顛覆了人們對光的傳統認知,也讓科學家們開始重新審視這個世界的基本規律。

故事的轉折遠未結束。1905年,那個名叫愛因斯坦的家夥,又給我們扔下了一顆重磅炸彈——他提出「光既是波又是粒子」的驚人觀點。

這一說法,在當時無異於石破天驚,因為它直接挑戰了唯物主義的核心觀念:物質與精神的二分法。但愛因斯坦的理論,就像他的相對論一樣,起初並不被所有人接受,直到後來一系列實驗的不斷驗證,才逐漸贏得了科學界的認可。

時間跳轉到1927年,英國物理學家戴維遜和傑曼再次將雙縫幹涉實驗推向了新的高度。他們利用更精密的器材,證實了光在透過雙縫時,確實展現出了既像波又像粒子的特性。這一刻,物理學界仿佛經歷了一場地震,原本穩固的物質觀被撼動了。

在這個過程中,每一位參與其中的科學家都經歷了巨大的心理波動。從最初的震驚、不解,到後來的懷疑、探索,再到最終的接受與理解,他們的心路歷程就如同過山車一般跌宕起伏。當你耗盡心血構建的世界觀突然崩塌,那是一種怎樣的感受?但正是這份對未知的不懈追求,推動了科學的不斷進步。

我不禁想起了另一個與雙縫幹涉實驗有異曲同工之妙的故事——量子纏結。兩個粒子之間,無論相隔多遠,都能瞬間感應到對方的狀態變化,這種超越空間限制的聯系,同樣讓科學家們感到既困惑又興奮。