令人费解的五个物理学实验
四夕 2016-09-01
即使在科学高速发展的今天，依旧没有人能够完全解释量子力学究竟是什么东西，那些研究量子力学过程中所涉及到的实验，对于大多数人来说也是极其烧脑的。下面就让我们来看看这些实验吧。
1. 薛丁格猫
哥本哈根诠释(Copenhagen interpretation)可能是到如今最出名的量子力学的一种诠释。在量子力学里，量子系统的量子态，可以用波函数来描述。这是量子力学的一个关键特色。波函数是个数学函数，专门用来计算粒子在某位置或处于某种运动状态的机率。测量的动作(观察者)造成了波函数塌缩，原本的量子态机率塌缩成一个测量所允许的量子态。
爱因斯坦曾经说过”神不会玩骰子”而反对这诠释。不过所有计算与估计的准确性证明哥本哈根诠释是对的。不过他的支持者在减少中因为最大的原因就是实验里波函数塌缩的神秘现象。 最有名的实验可以显示这现象的荒谬性就是 Erwin Schr?dinger 的薛丁格猫实验(以下影片有中文解说)。
2. 电子绕射现象
双缝实验是一种演示光子或电子等等微观物体的波动性与粒子性的实验。它是一种”双路径实验”。微观物体可以同时通过两条路径或通过其中任意一条路径，从初始点抵达最终点。这两条路径的程差促使描述微观物体物理行为的量子态发生相移，因此产生干涉现象(像波浪一样的行为)。
双缝实验的基本仪器设置很简单，将像雷射类的相干光束照射于一块刻有两条狭缝的不透明板，通过狭缝的光束，会抵达照相胶片或某种探测屏，光的波动性使得通过两条狭缝的光束相互干涉，形成了显示于探测屏的明亮条纹和暗淡条纹相间的图样(波浪状态下会形成许多的条纹)。
双缝实验可能是科学史上最重要的实验。因为当观察者出现时很奇怪的事就发生了，那些粒子穿过双缝时会停止干涉现象，变成传统的两条纹图案，而行为不在像波浪一样形成许多条纹。
那些粒子好像在有观察者的情况下不想表现出他们的本性一样。最简单的解释就是所有的系统都无法在被观察的情况下而不被影响。
3. 加热的富勒烯
富勒烯是一种完全由碳组成的中空分子，形状呈球型、椭球型、柱型或管状。富勒烯不仅含有六元环还有五元环，偶尔还有七元环。
最近一群维也纳大学的科学家由Zeilinger博士带领下用雷射光照射移动的富勒烯，然后用一个外在的来源加热，他的分子开始发光，而富勒烯的移动会自动躲过阻碍物(像波浪一样跟上一个例子类似)。但是很奇怪的是当观察者出现后它们的行动又开始跟一般依照物理规则的粒子一样正常。
4. 冷却测量
量子力学里最有名的一个原理就是Heisenberg的不确定性原理(uncertainty principle)，这原理说你无法同时预估一个量子物体的速度与位址。我们越准确的测量一个粒子的速度，我们就越无法准确的测量它的位址。但在大的宏观物体里量子力学的定律一般无法被察觉到。
美国Schwab博士最近的实验用一个小的铝条发现了量子效应。这铝条在空中两边被固定住，受到外在影响时会震动。他后来加了一个可以正确纪录铝条位址的仪器在旁边，结果是发生了两件很有趣的事。
第一件事是，任何测量的动作都会影响铝条的位址。简单的说研究家可以准确的估计铝条的位址，所以依照Heisenberg的不确定性原理，观察者改变了它的速度，才能预估它的位址。
第二件事是，让研究家很意外的是有些测量的动作让铝条冷却。所以观察者的存在还可以改变铝条的物理特性。
5. 冷却粒子
大家都知道不稳定的放射性粒子会衰变，但科学家发现每个粒子的寿命会在观察者的观察下增加。这量子效应第一次在1960年被预测，后来在2006年被诺贝尔物理学奖得主Wolfgang Ketterle给证明。
这文章里用激发铷原子的衰退来做研究 (光子在它的基本态下可以衰退变成铷原子)。在这系统里他们观察用雷射光激发原子的后果。这观察用两种方式进行: 持续性 (系统持续的被脉衝光照射)，与脉衝状 (系统不定时的被更强大的脉衝光加热)。
结果是与量子力学的预估一样，外在光的影响减慢了粒子的衰退，让它们变回基本态。两种方式的效应规模都与预估的一样。铷原子的寿命最多被增加到了比原先多30倍。
量子力学与意识
这些实验证明了观察者在观看时可以改变现实，所以 Carl Jung 与Wolfgang Pauli (奥地利物理学家，诺贝尔奖获得者，量子力学的先驱) 是正确的当他们说物理学的定律应该与意识被看为同一件东西。
科学家快要承认我们的世界只是我们脑子里的幻觉，是不是很恐怖
这所有的实验都证明你无法观察一个系统而不对它做任何改变。
这可以由量子去相干(Quantum decoherence)来解释，指的是一量子系统状态间相互干涉的性质随着时间逐步丧失。 在一个量子系统里，一个系统跟一个比它大的系统互动时它会开始失去的原有的性质而顺从更大的系统。就像薛丁格猫一样，那只猫是一个很大的系统而无法被世界隔离。
量子去相干的说法表示这整个世界都是量子去相干的后果。而许多物理学家会表示”世界上没有粒子”或”基础层面上没有时间的存在”。
所以到底是观察者(创造者)还是量子去相干的原因? 越来越多科学家相信我们的思考程序是被这些量子效应所制造。所以观察何时结束，现实什么时候开始，一切都在于你本身。
关键词: 物理学
