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光是什么?
是波?
是粒子?
抑或两者都是。
无论真相如何,【光的波粒二象性】,早已写入了高中物理课本。
90%的学生只是大约记得有这么一个概念罢了。
小部分人更深入一些,大约理解了双缝干涉实验。
在这短暂的学习过后,光的概念便又回归了考卷,成为了一条题目中的支线,撞到镜面会反射出一条对称的直线,通过计算其间的角度,便可拿到应有的分数。
但解其纷,却停在了这里。
波是波,粒是粒。
二象性?
这叫什么解释?这算什么概念?
少年的他难以想像,一段如此荒谬的描述为什么会堂而皇之地写在课本里。
就好比说“某个人具有男女二象性,她穿着衣服是女,他不穿衣服是男”一样荒谬。
虽然解其纷怀有如此之大的怀疑,但他也不至于去问老师。
毕竟,自从他掌握微积分后,理科老师就没法正面回答他的任何问题了,此前还能敷衍一句“这个得用微积分解释,等你学到了再说吧,啊。”
于是,解其纷停在了这里。
也许他自己也没想到,这一停就是27年。
最初,在那个没有互联网的年代,他唯一的选择是大学图书馆,无论是放学还是周末,他都会做很久的公交车前去他所在城市最负盛名的那所大学,然后守在门口,求着路过的大学生带他混进去。
大学生们自然也十分喜欢这样一位好学的小弟弟,不仅会带他进去,还会听取他的问题,要么试着解答,要么亲自领着他去相关教材文献的书架前。
在这无数个日日夜夜间,一曲物理学的恢弘史诗,在解其纷的面前徐徐。
他才知道,光的波粒二象性并不是哪个人一拍脑袋写下来的,而是一段长达百年论战的结果。
粒派认为,光是一颗颗可以量化、拥有质量的小微粒,牛顿、爱因斯坦和普朗克,都确凿无疑地证明了这一点。
波派认为,光是一种电磁波,会产生干涉也会衍射,惠更斯、麦克斯韦和赫兹,也都确凿无疑地证明了这一点。
就好比一批人证明了某人是个男人,另一批人又证明了某人是个女人。
这个结果是如此荒谬,但事实上,在很长的一段时间里,这样完全矛盾的两个结论,同时正确。
直到双缝干涉实验,随着观测技术的突破,科学家们决定通过对每一个光子的追踪观测,为这个争论盖棺定论。
实验原理很简单,找一块板子开两条竖缝,然后把光子发射机对准双缝,持续不断地发射,最后观察板子后面屏幕上会留下怎样的光斑。
在粒派的设想中,这样一个个光子都是确凿无疑的粒子,它们要么穿越左边的缝隙,要么穿越右边的,且概率都是50%,这样一来,最终将得到两条清晰的竖杠。
而在波派的设想中,光在穿过双缝后一分为二,无疑将产生干涉,所以屏幕上必定会映出一系列漂亮的斑马线条纹。
然而最终的结果却令所有人都陷入沉默——
观测它,它是粒。
不观测它,它是波。
更具体一些。
只要光子摄像机摆在哪里,双缝背后的屏幕上就会显现两道杠。
不摆,任你用肉眼如何死死盯着,结果都是漂亮的斑马线条纹。
就好像一个人,你直接看的时候她是个女人,可一旦你拿起摄影机,他就成为了男人。
无论这有多难以理解,但这就是一次次实验论证的事实。
谁都没想到,这个本该一锤定音的实验,却揭开了一系列更恐怖的谜团。
在这个基础上,尼尔斯·波尔横空出世,掀起了量子力学的开端,提出了至今依然牢不可破的量子世界三大原则——
态叠加原理:在量子世界中,各种可能性是并存的,一个人真的可以既男又女。
测不准原理:因叠加态不可测量,因此我们永远不知道它接下来会怎样,鬼知道ta下一刻是男是女。
观察者原理:虽然这个人既男又女,薛定谔家的猫既死又活,但我们永远无法观测到这样一个东西。一旦观测,这个人的性别就会被确定,要么男要么女,至于到底是男是女,是根据这个人当时叠加态的概率分布决定的,本质上一种满足概率的随机,就像手游抽卡一样。
爱因斯坦因此而嘲讽:上帝掷骰子?
波尔的回应更加嘲讽:别指挥上帝!
群星璀璨的量子纷争就此。
如果非要在这段伟大科学历史中摘出几个典型,大约就是爱因斯坦与波尔从见面开始一路喷到死,薛定谔趁着撩妹间隙的贤者状态,时不时出来搅个屎虐个猫。
当然,在少年解其纷的阅读中,他看到的是一系列伟大的名字和漂亮的数字——
马克斯
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