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观察者效应(观察者效应被证伪)

来源:小易整编  作者:小易  发布时间:2023-03-31 08:44
摘要:观察者效应(观察者效应被证伪)世界是客观存在的,不以人的意志为转移,这是基本常识。朋友递给我们一杯水的时候,水是冷是热,并没有因为我们的意愿而改变。在宏观世界,这是理所当然的事,但在微观世界,情况就完全不同了。不要觉得微观世界离我们很远,...

观察者效应(观察者效应被证伪)

观察者效应(观察者效应被证伪)

世界是客观存在的,不以人的意志为转移,这是基本常识。

朋友递给我们一杯水的时候,水是冷是热,并没有因为我们的意愿而改变。在宏观世界,这是理所当然的事,但在微观世界,情况就完全不同了。不要觉得微观世界离我们很远,因为我们生活的宏观世界是由微观世界组成的,微观世界似乎遵循着一套与我们认知完全不同的规则,这就是量子力学。

但是量子力学从诞生之日起就一直存在争议,争议的双方是以爱因斯坦和薛定谔为代表的波动学派和以玻尔和波恩为代表的哥本哈根学派。而双方争论的焦点在于电子的性质。以前人们一直认为电子是一种粒子,后来发现氢原子的电子只能在特定的轨道上运行,要么在轨道A,要么在轨道B,但不会在轨道AB中间运行,这是一个很难解释的现象。

为了解释氢原子电子只能在特定轨道上运动的现象,一些科学家进行了大胆的假设。德布罗意首先提出物质波的概念,认为电子具有波的性质。然后,薛定谔通过著名的薛定谔方程描述了波函数随时间的演化过程。

薛定谔完全否定了电子的粒子性。他认为电子实际上是一种波,它之所以看起来像粒子,完全是因为电荷密度过大。薛定谔因此获得了诺贝尔奖,但是他的观点没有被其他科学家接受。这些科学家统称为哥本哈根学派,其中以玻尔和波恩为代表。他们认为电子不是波,也不是简单的粒子。事实上,电子兼有粒子和波的性质。简而言之,电子既是粒子又是波。

哥本哈根学派的观点是对传统认知的巨大挑战,因为在传统认知中,一个动物不是猫就是狗,不可能既是猫又是狗。

两个学派的争论最终收敛在一个著名的实验上,那就是电子双缝干涉实验。总之这个实验是这样的。当电子发射到前面时,前挡板上有两个缺口。电子穿过两个缝隙后,会在背板上呈现出明暗相间的干涉条纹。

波学派认为,正是因为电子是波,才产生了干涉条纹。哥本哈根学派有不同的观点。他们认为电子没有具体的位置,电子的位置只能用概率来表示。之所以会产生干涉条纹,是因为电子在各个位置出现的概率不一样,在某个位置出现的概率大,而在某个位置出现的概率小,所以会产生干涉条纹。他们称之为概率解释。

为了在争议中有一个结果,对实验稍作修改,即一次只发射一个电子。

一个电子一次只能通过一个间隙,但不可能同时通过两个间隙。的确,当发射一个电子时,背板上只形成一个光斑,但电子发射继续后,最后,一个又一个光斑在背板上形成了明暗相间的干涉条纹。

波学派认为只有电子是波才能产生这种结果,而哥本哈根学派认为这仍然可以用概率解释来解释,因为每个电子出现在不同位置的概率也是不同的。既然争议依然存在,那就应该对实验做一些改动,在两个缝隙的位置安装监测设备,看看电子是怎么穿过缝隙的,从而确定电子到底是不是波。

很难理解,安装了监控设备,观测到的电子真的只穿过一个缝隙,但问题是背板上的干涉条纹也消失了。

如果你观察,干涉条纹会消失。如果不观察,就会形成干涉条纹。这太奇怪了。我们的世界不是客观的吗?一个客观的物理世界怎么会被主观的观察所改变?这就是著名的观察者效应。爱因斯坦的概率理论和观察者效应并不能一直被接受。他认为造成这个结果的原因是有一些我们不知道的隐藏变量影响了实验结果,而不是被观察改变了。

而且观察会影响客观世界,这本身就有一个逻辑问题,因为谁观察,机器只是设备,最终观察的还是人。如果人类的观察可以改变结果,那么动物的观察也可以吗?爱因斯坦一直坚持自己的观点,认为上帝不掷骰子。


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