朱教授打開話筒開門見山進入正題:“今天先說量子力學的雙縫幹涉實驗……”
還沒說完,底下眾人嘩然:“教授,一來就王炸,以後沒牌了怎麼辦?”
“前幾天的波函數假設就讓我頭暈目眩,到現在還沒完全消化……”
“emmm你這是食滯,腸胃不暢,建議補腦。”
“晚上打魔獸去了吧。波函數假設是量子力學基礎,你現在還沒消化,接下來整個學期什麼都學不到。”
“雙縫幹涉實驗是什麼?”
“……”
盛明安在人多時就停筆,他早上沒課,隨便挑了間教室沒想到是量子力學的課,於是本來想走的衝動被按下來,留在原位聽朱教授解說。
朱教授不理底下的吵嚷,徑直拿起話筒說:“隻有完全理解了雙縫幹涉實驗,你才算有點理解量子力學。”
這話說完,學生們都安靜下來,盯著朱教授和他身後的ppt放映。
偌大的階梯教室隻剩下朱教授娓娓道來的聲音:“……很多不了解雙縫幹涉實驗的人會說它‘恐怖’,其實不恐怖,它隻是涉及到了量子力學的測量和疊加態。”
盛明安靜靜地聽朱教授說。
“雙縫幹涉實驗最初用來驗證光子的波動性,但量子力學最好嚴謹一點,用電子來做實驗。”
“我們在這裏放兩個很小的狹縫a和b,在狹縫前連續放出電子,或者隻放出兩個電子。它們會穿過狹縫a和b,因為電子具有波動性,而波具有幹涉性質,此時兩個電子波發生幹涉……”
幹涉現象就會出現在屏幕上,此時人們可以觀測到幹涉條紋圖,由此確定粒子的波動性。
接下來隻放出一個電子。
按照正常邏輯,該電子要麼隻通過狹縫a,要麼通過狹縫b,此時隻有一個波長,不會發生幹涉,人們在屏幕上應該觀察不到幹涉條紋圖。
然而意外來了。
人們在屏幕上觀察到了電子的幹涉條紋!
換句話說,這個電子發生了自我幹涉!
自我幹涉的概念即量子力學中的疊加態,用最熟悉的一個
例子就是薛定諤的貓。
箱子沒有打開之前,裏麵的貓可能是生、也可能是死,即兩種狀態的疊加,就是量子力學的疊加態。
既然發現疊加態,人們自然想知道電子到底如何發生自我幹涉,什麼時間、什麼規律,過程是什麼樣的,想知道答案就得觀測。
就像人們想知道薛定諤的貓是生是死就得觀測,觀測才知道結果。
於是重新第三次的雙縫幹涉實驗,但是在狹縫處安裝一個探測器。
原本以為會觀測到電子自我幹涉的過程,結果沒有產生幹涉條紋――
簡直是詭異至極的實驗結果!
沒有測量,電子發生自我幹涉。
人為測量,電子老實變成光束。
底下學生一臉懵,已經完全聽不懂朱教授在說什麼,但盛明安卻完全跟上朱教授的思路,事實上他剛才就被震撼過了。
但再聽一次,盛明安還是感覺頭皮發麻。
“我再簡單點來說,兩個電子穿過兩個門會發生幹涉現象。照常理來說,一個電子隻穿過一個門不可能會發生幹涉現象,但是它偏偏發生了幹涉現象。”
“也就是說一個電子同時從兩個門經過,這就是疊加態。”
“一旦放入探測器測量就不會出現幹涉現象,電子隻通過一個門,沒有疊加態或者說疊加態經過觀察立刻坍縮成一個路徑結果。”
正如薛定諤的貓,如果沒有觀測,它就存在生和死兩種疊加狀態。一旦進行觀測,疊加態立刻坍縮成‘非生即死’的結果。
“等於說,我看了你一眼,你就不是你!”
“這個世界不是存放在規律、客觀的框架裏,而是隨機可變、可以□□預的世界!”
“你上一秒看月亮,這一秒背過身不看,月亮可能消失、可能存在,下一秒再看月亮,月亮在頭頂。”
“你永遠不知道是不是因為你的觀測幹預了月亮才使它存在!”
“說起電子雙縫幹涉實驗就不得不說由它延伸出來的延遲選擇實驗――”
盛明安眼皮一抖,凝神屏氣的聽著。
整個教室安靜得一根針掉地上都仿佛能發生驚天巨響。
“粒子穿過狹縫產生疊加態這個過程需要時間,而人類測量會影響它的結果,那是否表明我們能在粒子產生結果之前搶先一步測量它,直接影響它的結果?”
“世界上一切物質由粒子組成,一切粒子具有波粒二象性,它們符合量子力學、符合疊加態性質,當我們對世界進行測量,是否意味著可以改變世界?”
朱教授揚起微笑,環顧在場眾人:“再恐怖一點的說法就是――”
“改寫過去,決定未來!”
嘶――
全體同學倒吸一口涼氣。
“這就是量子力學啊。”朱教授笑嗬嗬說道:“接下來我點個人上來做道題,放心,都是教過的知識點――我給個自由粒子初值,你們根據薛定諤方程求出某個時刻的波函數就好了。”
他轉身在黑板上唰唰寫下一個自由粒子初始波函數,然後轉身指著盛明安說:“同學,就你上來解答。”
盛明安愣了下,怎麼都沒料到朱教授會喊他。
階梯教室的同學紛紛投來同情的目光,要知道薛定諤方程求解波函數對於一群新手而言,難度堪稱地獄級別。
別看薛定諤方程直接給出公式,好像將數值代入進去就行,但難就難在求解過程,還涉及到高斯積分等複雜的數學公式。
盛明安到講台上端詳片刻,立即不停頓的寫下詳細的解答過程:初始值ψ(r,0)=(2πh/(2π))^-3/2……代入薛定諤方程ih/2π……得出……
朱教授暗自點頭,也有些驚訝,因為盛明安解答速度非常快,估計是個量子力學係的老生。
至於盛明安看上去特別年輕的麵孔則被朱教授拋之腦後,反正科大的少年班出什麼樣的天才都不是新鮮事兒。
盛明安結束解題。
朱教授在課堂上誇讚一番就毫不客氣的將他趕下台,等這堂課結束,他才把盛明安喊到跟前聊天。
朱教授:“不錯。你不是我這門課的學生吧?”
盛明安搖頭:“不是。”
“幾年級?”
“大一。”
“新生啊。”朱教授這回驚訝了,不是少年班,還是個新生,量子力學能有這水準說明挺有天賦。“量子力學學多久?對薛定諤方程了解多少?”
“沒學多久。想預測量子躍遷。”
“謔!誌向不小!”
量子力學中,量子躍遷等於‘薛定諤的貓’,至今沒法預測,所以說盛明安這誌向是真遠大。
盛明安無奈的笑笑。
沒辦法,黑科技程序給出的實驗證明其實就等同於證明量子躍遷的可預測,‘拯救’薛定諤的貓。
朱教授沒有嘲笑盛明安,隻說還是要腳踏實地,先從最基礎的了解,吃透後再去做這個研究,不過他也指出:“你可以試試超導實驗。”
盛明安若有所思:“超導實驗嗎?”
朱教授笑一笑,緊接著話鋒一轉:“今年十月下旬在斯坦福開展的索爾維物理會議,你要不要考慮去參加,盛明安同學?”
盛明安一愣:“您認識我?”
“誰不認識?光學係那群老不要臉天天跑我們這邊炫耀。”朱教授哼了聲,他也是剛剛才認出盛明安。
不過想想那群吹噓他們平白賺了個天才學生的老不要臉,怎麼也想不到他們光學係的寶貝疙瘩居然跑量子力學來了吧!
朱教授這麼一想,心情就特別好。
“今年的索爾維物理會議主題是量子世界理論,除了前三天的會議討論,後麵是公開活動,參與活動的科學家都將在後麵的兩天分別進行兩場公開講座。”朱教授說:“去一次,受益匪淺。你要是有意向,找人帶你去,或者我幫你找推薦。”
盛明安:“可以嗎?”
朱教授瞪眼:“就問你去不去!”
盛明安斬釘截鐵:“去!”
那可是索爾維物理會議!
全球頂級物理學家彙聚一堂進行討論的物理會議!
第五屆會議曾被譽為集齊全球三分之一智慧的索爾維物理會議!
前五屆參與該會議的物理學家可是有居裏夫人、盧瑟福、愛因斯坦、薛定諤、波爾和普朗克……等這種級別的物理大佬!m.w.com,請牢記:,.
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