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雙縫干涉為什么不能用網球做實驗

發布時間:2025-10-27閱讀(1)

科學家們已經在大到包含數百個原子的分子中展示了量子行為。那么究竟多大的粒子可以仍然表現出量子行為?如果我把成千上萬個網球扔進一個雙縫里,后面有一個屏幕記錄球擊中屏幕時的位置,我會看到與電子或原子相同的結果嗎?答案是當然不會。

網球也是由大量原子所組成,為什么整體的行為卻不像它所組成的單個粒子?要回答這個問題,我們必須了解一些量子力學的基礎知識。讓我們先看看光的雙縫實驗是如何工作的。

原理

這種解釋基本上說這些所謂的粒子根本不是粒子,它們同時處于多個狀態,就像一波又一波的概率,只有當它們被測量時,波才會像粒子一樣變得清晰。在概率波變成不同粒子的點稱為概率波的“坍縮”。科學家們發現,在測量任何粒子的路徑信息的任何時候,它的概率波都會坍縮。為了使粒子保持概率波,它們的路徑信息必須絕對保密。如果在任何時候進行任何類型的測量,粒子都會變得清晰,并且不會表現出類似波的行為。

現在,如果我們用非常大的粒子來做這件事,比如沙粒或網球,我們會看到相同的模式嗎?當然不會。我們只會在雙縫的另一側看到兩條線。為什么我們看不到網球的這種行為?原因是大型物體幾乎不可能在信息上與外界隔離。

我們必須完全隔離網球,因為任何泄露給宇宙的關于其路徑的信息都會創建一個記錄。即使這些信息記錄在一個原子中,它仍然是宇宙中捕獲的信息,這將導致網球不會疊加,不會是概率波,這將是一個獨特的實體。像這樣的宏觀物體很難在信息上隔離,所以在我們的日常經驗中,我們不會看到宏觀物體的量子疊加或波狀行為。

但量子力學適用于所有物體,如果我們可以在信息上完全隔離它,網球會表現得像一個原子那樣嗎?從數學上看,物體的波由德布羅意波函數描述:λ=h/mv。由于普朗克常數如此之小,而質量“m”如此之大,波長將非常小。因此,干涉圖案近似于沒有干涉,網球的量子力學行為收斂于經典行為。

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