第六十二章 詭異的雙縫干涉實驗

名校養成系統 第六十二章 詭異的雙縫干涉實驗

林平把實驗器材擺好，他要做的是一個很簡單的物理實驗——雙縫干涉實驗！

這也是至今未能在物理學界得到合理解釋的一個物理實驗，同時被稱為最詭異的物理實驗。

實驗的器材很簡單：手電筒或者蠟燭，一塊開了兩道縫隙的木板。

“來，把窗戶堵上！讓教室里陷入黑暗之中！”林平笑著說道。

于是，同學們趕緊找東西把土房子教室那小小的窗口堵上，教室的門也關了起來，教室里陷入昏暗之中。

“同學們，看，現在桌子上有一塊木板，這個紙板上被我開了兩道間隔開來的縫隙！”林平舉起了手電筒，“現在我如果用手中的手電筒照射這塊木板，你們猜，墻上會出現什么？”

劉向前舉起手來：“肯定是兩道光痕啊！”

劉衛國說道：“我覺得是一道吧。”

“你是不是傻？明明是兩道縫，怎么會是只有一道光痕！”劉向前不服氣的反駁道。

劉衛國聳了聳肩：“我感覺可能會合并吧！”

“好，同學們，見證奇跡的時刻到了！”

林平把手中的老式鐵皮手電筒“啪”的一聲打開，光束穿過木板的兩道縫隙，然后學生們驚訝的瞪起了眼睛張開了嘴巴。

墻上的光線既不是一道，也不是兩道，而是很多道，也可以說無數道，從中間向兩邊有規律有間隔的分布，并由中間向兩邊逐漸變暗。

“1……2……3……”

學生們開始數墻上的光線條紋。

“天啊，8道光線，為什么會這么多？”李樹林驚訝的說道。

“不對不對，是九道，你看墻拐角那里還有一道，不過不明顯。”馮笑說道。

“是十道吧!我怎么感覺墻拐角那道應該是兩道重合在了一起！”

學生們開始為墻上到底有幾道光線條紋而爭論了起來。

“是不是很神奇？”林平笑著說道。

“嗯。”學生們點了點頭。

“然后這不是最神奇的地方！”林平笑著說道，“我現在問你們一個問題，我說劉向前這位同學既是男生又是女生你們信嗎？”

其余同學們哈哈大笑起來：“不信！”

劉向前撇著嘴說道：“老師我就是個男的！”

林平想了想又說道：“那我說我既是死的又是活的，你們信嗎？”

下面的六個學生集體搖了搖頭。

劉青梅嘟著嘴可愛地說道：“老師，我膽子小，你別嚇我們！”

林平哈哈笑了兩聲，說道：“在物理學的歷史上，科學家們一直都在爭論一個事情那就是光到底是波還是粒子……”

接著林平給學生們在黑板上解釋了波和粒子的區別。

“最后，物理學界終于達成共識，那就是光具有波粒二象性，通俗點講也就是說它既是波又是粒子！”林平說道。

孩子們驚奇的看著林平：“怎么可能？”

林平笑著說道：“是這樣的，光既是波，又是粒子！既具有波動特性，又具有粒子特性！如果非要打個比喻，那就是說劉向前既是個男人又是個女人，他同時存在著男人和女人的雙性特征！”

“啊——老師，我是男的，我是男的！不是女的！”

劉向前哀嚎著抗議起來，其他幾個人笑了起來。

“好，現在我們回到我們剛才做的這個實驗上，這個實驗叫做雙縫干涉實驗，它證明了光的波動特性，因為光是波，所以才會相互干涉，在墻上形成若干道光線條紋。”林平說道。

“但是，光同時又是粒子，所以科學家用這個裝置想要看一下光是如何通過這兩道縫隙，于是他們開始進行進一步觀察。在這里老師要說的是不僅是光具有波粒二象性，現在物理學界認為所有的物質都具有波粒二象性。只是宏觀物體的波動性幾乎沒有可以忽略，而微觀物體中質子、電子等基本粒子也具有波粒二象性。為了方便實驗，科學家用電子進行了進一步的實驗。”

林平在黑板上給大家普及了質子、電子等基本知識概念。

“于是，科學家決定先讓電子一個一個通過雙縫，我們現在假設通過這兩道縫隙的不是電子而是大米，你們認為會怎么樣？還會形成墻上這種相互干涉的條紋嗎？”林平說道。

學生們若有所思，然后搖了搖頭。

“不會吧，老師，大米通過這兩個縫隙的概率是隨機的，而且他們掉落的位置也是隨機的。”劉青梅說道。

“對，劉青梅說的非常對，等有空我們也可以做個大米通過兩道縫隙的實驗，然而把大米換成電子，一個個電子通過縫隙打在墻上后，最后仍然出現了這樣的干涉條紋。我們一開始用的是一大堆電子，也就類似于手電筒里的光，每個電子之間相互干涉形成了條紋。”

林平積雪說道，：“然而一個一個通過仍然形成了干涉條紋，也就是說他們自己干涉了自己！就好比劉向前本來從咱們教室的前后門走，是隨機的，他愿意從前門走就走前門，愿意從后門走就走后門，但是墻上仍然出現了干涉條紋，就說明了劉向前同時從前門和后門走了出去，自己和自己干涉，形成了條紋。”

同學們不可思議的皺起了眉頭。

“不可思議吧？然而這還不是最不可思議的！”林平笑著說道。

同學們已經驚訝的說不出話來。

“科學家決定觀察單個電子怎么從縫隙里過去的，難道為一分為二？還是第一個劉向前走前門，第二個劉向前就會自動走后門？于是科學家在雙縫前裝了探測器，就類似與照相機，他們決定拍一下這個劉向前到底怎么走的，到底是走前門還是走后門，還是一分為二走前后門！”林平風趣地說道。

同學笑了起來，劉向前也摸著自己的腦袋笑了起來。

“結果，神奇的事情發生了，當科學家們進行觀測時！墻上的干涉條紋消失了！不見了！墻上只有一條光紋！也就是說劉向前他不干涉他自己了，他老老實實只走一個門！”林平故作驚奇的說道。

而學生們真的驚奇的張大了嘴吧。

“而當科學家撤走觀測器，墻上的條紋又恢復了！就好像是電子知道你在觀察它，所以它就不告訴你它是如何走的，而你不觀察它時，它就開始調皮了。”林平說道。

王一格這時說道：“老師，會不會是因為科學家們的觀察影響到了電子？”

“對，科學家們也這樣考慮了，于是他們決定把觀測器從雙縫前移到雙縫后，也就是說我把觀察劉向前如何走出教室門的照相機從教室里挪到了教室外，等你劉向前走出教室的那一刻我把照相機突然打開，這樣總能逮住你了吧！”林平風趣的說道。

“這個也叫做延遲實驗，于是科學家就做了。當電子通過兩條縫已成為既定事實時，科學家把探測器瞬間打開，但是卻發現它立刻由通過兩條縫變成了通過一條縫，干涉條紋也消失，墻上只剩下一個光點。也就是說科學家的延遲觀察改變了既定事實！整個因果關系發生了顛倒！”

“這就相當于劉向前已經同時通過前后門走出了教室，結果延時觀察使他已經成為既定事實的過去的移動軌跡發生了變化，他不再是同時走出前后門，而是單單從一扇門走出。”

林平的話讓學生們沉浸在驚訝之中。

“而這個現象在國際物理學上至今沒有給出合理的解釋，即使觀測水平在不斷提高，仍然無法找到這一現象的合理原因。”林平想了想又說道，“這就相當于你睜開眼看這朵花是它就是朵花，而你閉上眼時它就不是花了，在你睜開眼的那一瞬間它就恢復成為了一朵花。”

“當然，老師的學問也很粗淺，我希望你們能夠好好學習物理，然后為這個實驗找到合理的令人信服的答案，然后回過頭來為老師進行解答好不好？”林平笑著說道。

系統：您的學生王一格現在對物理產生了極大的興趣，他的思考能力進一步提升！

系統：您的學生劉衛國、劉青梅、馮笑、劉向前和李樹林對物理產生了較大的興趣，他們對物理的學習熱情得到了提高。