H********g
发帖数: 43926 | 1 【 以下文字转载自 Military 讨论区 】
发信人: pureleaf123 (pureleaf), 信区: Military
标 题: 电子双缝干涉实验确实是划时代的
发信站: BBS 未名空间站 (Tue Jan 13 19:14:14 2015, 美东)
要讲的太多了，只取最核心的部分告诉各位这个电子双缝干涉实验及后来石破天惊的的
“延迟选择实验”究竟给人类的知识大楼带来了怎样的冲击。
首先，一开始在电子双缝实验中，人们所确定的不可观测性。按海森堡的 Uncertainty
Principle（不确定性原则），由于电子的质量实在太轻，我们把光子（要观测总得把
光照在上面吧）打到上面就会严重影响它的运动轨迹。
事实上，如果在双缝实验中加入观测仪器，只要光子一干扰到电子的运动，干涉条纹就
会消失，后面的平板上就会清晰的留下两道条纹—电子又以粒子的形式通过条纹了！够
玄乎的吧？这确确实实就是当时得出来的结论。
但是更玄乎的还在后面。1979年在普林斯顿举行了一场纪念爱因斯坦诞辰100周年的活
动。会上爱因斯坦曾经的同事— John Wheeler 提出了一个实验，这就是著名的“... 阅读全帖 |
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p*********3
发帖数: 8525 | 2 要讲的太多了，只取最核心的部分告诉各位这个电子双缝干涉实验及后来石破天惊的的
“延迟选择实验”究竟给人类的知识大楼带来了怎样的冲击。
首先，一开始在电子双缝实验中，人们所确定的不可观测性。按海森堡的 Uncertainty
Principle（不确定性原则），由于电子的质量实在太轻，我们把光子（要观测总得把
光照在上面吧）打到上面就会严重影响它的运动轨迹。
事实上，如果在双缝实验中加入观测仪器，只要光子一干扰到电子的运动，干涉条纹就
会消失，后面的平板上就会清晰的留下两道条纹—电子又以粒子的形式通过条纹了！够
玄乎的吧？这确确实实就是当时得出来的结论。
但是更玄乎的还在后面。1979年在普林斯顿举行了一场纪念爱因斯坦诞辰100周年的活
动。会上爱因斯坦曾经的同事— John Wheeler 提出了一个实验，这就是著名的“
Delayed Choice Experiment 延迟选择实验”。前面说过，人们一观测，电子就呈“粒
子形式”运动，人们不观测，电子就以波的形式通过双缝。
Wheeler提出，如果我们根据电子的速度，当确定它已经通过双缝之后，迅速的在后面
的板上放上摄像机，会出现什... 阅读全帖 |
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z****g
发帖数: 3 | 3 声波、水波的双缝干涉 我能理解
一堆光子的双缝干涉 我也凑合能理解
一个个光子通过双缝 为什么也能发生干涉
一个光子 要么通过A缝 要么通过B缝 怎么会发生干涉呢？
另外 当用探测器观测究竟通过A缝还是B缝时
就又不发生干涉了
这我就更不能理解了
哪位高手来帮忙 |
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c**r
发帖数: 2019 | 4 这是咱们原来作过的那个杨氏双缝干涉吗？双缝干涉和单缝衍射的道理其实一样，都
是基於波传播的最基本原理：当传播路线中的障碍物(或路程差)的尺度接近以至小
于该波波长的时候，波的行为就会发生明显改变。
对於单缝衍射，波可以“绕过”该障碍物继续前进(这恐怕就是刚才提到的“这些触
须可能就造成了光的散射”，但是衍射和由於表面张力做功而引起的毛细现象完全
不是一回事)，但方向会向各个角度偏转，波长越大，偏转越显著(所以在无线电通
讯中，相同功率下，长波的覆盖范围最大(在中国国内拥有长波收音机必须持许可证，
否则就是违法的，业余无线电制作也不例外，唉)，调频信号(与微波接近)的覆盖面
最小)，由於白光是多种波长的光波的混合，故此不同的偏转程度会产生投射在屏幕
上的条纹(对於任何波长的光线来说，发生衍射后其强度最大的方向仍然是原来的传
播方向，所以衍射光斑的中心仍然是白色)。
对於双缝干涉，第一段中提及的小尺度对应的是屏幕上的成像点到两个光源(缝)之
间的路程差，如果该路程差等於波长的整数倍(对于一般的实验，七八倍以上强度就
会变得很弱，以至观测不到)，那么相同波长的两列波就会发生干涉，在波峰和波峰 |
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F******n
发帖数: 160 | 5 关于“单个粒子的波动性” 和你前面一文(#8650)中的某些部份讨论，我有几点 comments:
1. 在你前面一篇 (#8650) 中：
“
由此可见，中学物理课本上的“双缝干涉”所体现出的主要是光的波动性，其粒子
性或量子效应无关--起码Thomas. Young和Augustin. Fresnel(Fresnel用的是“双
镜”，原理上和“双缝”是一样的)作实验的时候Max. Planck的父亲还没出生呢。
当然，电子的衍射/干涉可以用量子效应来解释，.....
”
Comments: 用基于电磁波理论的光的波动理论来解释“双缝干涉”确实是中学和大学普物
的内容。但这个问题争议和讨论起源于光的量子化铨释 -- 如果光电效应的量子化解释成立
的话，该怎么用这种颗粒化的“光子”图景来重新理解“双缝干涉”呢？我记得这最近Science
板有篇量子史话的文章很Popular,刚谈过 Einstein 和“光电效应”的。虽然在流行的量子力学
教材中，都用一种简单的颗粒化“光子”加上简单的直观统计概念把“经典统计”给否定，然后给
出常规量子力学的观点 -- 但就我个人的观点来看 |
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a***a
发帖数: 1879 | 6 [我现在的一个动作（是否放摄像机），可以决定电子过去的一个动作（以什么方式通过
双缝）！？]
这个推断感觉有些过了, 实际上玄乎一点也可以这么解释:
电子始终以波形式通过, 但经过双缝时会携带双缝信息(但仅仅隐式携带, 非显化).
但放摄像机就可以把双缝信息显化了 |
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a*******s
发帖数: 1698 | 7 1.高中那个蜡烛实验显然是一大堆光子同时到达双缝的，为了防止有人说是这堆光子相
互干涉而产生条纹，所以设计了单光子双缝实验，一个一个发射光子到双缝。
2.光子是同时通过两个缝的，任何试图探测光子到底从哪个缝通过的做法都会导致干涉
条纹消失，因为观测改变了光子的波函数。 |
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f*******7
发帖数: 93 | 8 虽然很多量子力学的课本教材、科普里，总爱用光的杨氏双缝实验，来解释“光的波粒
二相性”，而且这看起来象是半个世纪前就很明白的老生常谈话题，其实不然。这一论
述里包含的（物理上与理论逻辑上的）概念模糊性、不一致性非常突出。
首先，光子概念的确立，就经历了将近一个世纪的历程，才为实验比较确定地“证实”
。简单来说就是，基本所有在通常书本和教科书里提到的实验，都不能确定无疑地证伪
经典电磁波动的理论解释。而普朗克最初的想法，“光子不过就是 － 当经典电磁波和
物质发生作用时候，能量的交换是离散化进行的”，长期没有被实验真正地证伪。所有
这一系列（仅仅）围绕“光子”的工作，直到2005年 Glauber 获得炸药奖，才得到一
个比较确切的结论：光子的确是光场内禀的一种粒子，而不仅仅是普朗克所设想的“能
量交换包”概念。
上面说到的，是光的“粒子性”。那么“波动性“呢？
首先，这个波动性概念，是以”光子作为一种符合量子力学规则的粒子，其量子波函数
包含了所有波动性质“为基础的。光子的量子波函数，不是简单的经典麦克斯韦方程解
所给出的波函数。这个不等效性，从简单的物理概念上，就可以初略的判断出来。... 阅读全帖 |
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v*******e
发帖数: 11604 | 9
别上当了，有个屁缝。就是个晶体，晶体衍射。哪里有个什么缝。特别是单电子双缝实
验，我10年前搜文章的时候还没有人做过。后来才有人做，也不是缝。这些个科普就瞎
扯，看科普最害人。 |
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v*******e
发帖数: 11604 | 10 算了吧，人类历史上就没有进行过电子双缝干涉实验。所有的教科书上描写的电子双缝
干涉实验都是思想实验。 |
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n****4
发帖数: 12553 | 11 不光单光子，单电子也能双缝干涉。不光电子，一个个扔馒头，原则上只要你扔得足够
多，也能双缝干涉，只不过要扔不可想像的巨大数字的馒头，耗时远远地，远远地，远
远地超过宇宙的年龄。 |
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S***a
发帖数: 934 | 12 双缝后面摆个camera sensor什么的就可以，你这是中学没毕业吧，没做过双缝干涉实验 |
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r********n
发帖数: 7441 | 13 光子很小，但是它的波长不小
是双缝间距和光子波长等量级时干涉才会发生
干涉是波的性质，在水池里面，水波也可以发生双缝干涉，你们高中没学过？ |
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s*****o
发帖数: 1262 | 14 对这个实验很好奇，想知道一些细节。
记忆中还是高中时代，那个用蜡烛做的双缝实验，就这个实验而言，一个孔再小，对于
光子来说，怕也
有一个城市那么大哦。
1.但是看到讨论量子力学的时候，都是说“光子是一个一个发射到双缝的，所以每次只
能有一个光子，通
过狭缝（通过其中一个，还是可以同时通过两个？）”
不知道这个是真的吗？
2.另外，据说我们可以测试光子在任何一个时刻，究竟是通过了左边还是右边。但是一
旦我们展开这样
测量，干涉就消失了？
多谢 |
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v*******e
发帖数: 11604 | 15
事实是还没有人做过有挡板的电子双缝实验。日立做过有个金属细丝的实验，和你想象
的电子双缝实验比较接近，你可以google看。 |
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s********i
发帖数: 17328 | 16 这个是双缝实验，要随机通过两条缝。有单缝实验，看的是衍射。 |
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v*******e
发帖数: 11604 | 17 说单电子双缝的，找个给个reference? 哪篇文章？缝多宽？我10年前搜还没有，后来
才出一个日本的东芝还是日立什么的弄了个实验，是用的单丝，上方和下方算两个缝。 |
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a****n
发帖数: 3082 | 18 在roger bach2013年的文章中，用的是双缝，文章标题，controller double slit
electron diffraction 缝与缝之间的距离是280nm
biprism |
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d**********i
发帖数: 524 | 21 可以想象光子转着圈往前飞（这个圈的直径就是波长），转圈的速度也是光速，所以就
是相对于我们这个圈一直存在。 就好像吐出来的烟圈或者霸天虎发射出的那种一圈圈
的激光还是什么东西。
只要双缝在这个直径范围内，这个光子就可以通过其中一个缝打到后面
这是我的理解，不知道物理学家怎么理解的， |
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d**********i
发帖数: 524 | 22 我的解释才是真的，因为光子从高维投射过来是按照一个圆的切面范围向前运动，就像
一个光柱一样，所以爱因斯坦误以为是波，因为光子光速运动，同时在截面上也光速运
动，我们相对于它是静止的，所以就我们看来一个光子可以同时塞满整个圆截面，在这
个截面上无处不在，这就是波长，只要双缝宽度在截面半径以内，光子都能通过一条缝
：
：【 在 xiaxianyue (下弦月) 的大作中提到: 】 |
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t******n
发帖数: 320 | 23 不取决于你观测的位置么
如果你在其中一条缝后面同时进行观测有没有光子跑出来 在后面的接收屏上面还是双
缝干涉图样么 |
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s***a
发帖数: 32 | 24 想象单个发射的实验，通过缝的粒子和双缝所在的挡板有任何相互作用吗？谢谢 |
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m**********e
发帖数: 12525 | 26 意思是：跟踪单个电子，看看它怎么穿过双缝，怎么违反或者实现因果律，在
理论上是不可行的
因为观察的结果是与电子产生电磁相互作用，电子不再是自由电子 |
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v*******e
发帖数: 11604 | 27 2013的实验是我不知道的，我几年前做过literature search，知道到那个时候为止没
有人做过电子双缝实验。现在得更新我的知识了。 |
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s********i
发帖数: 17328 | 30 电子双缝是用electron biprism做的。
In 1974, the Italian physicists Pier Giorgio Merli, Gian Franco Missiroli,
and Giulio Pozzi repeated the experiment using single electrons and biprism
(instead of slits), showing that each electron interferes with itself as
predicted by quantum theory. |
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v*******e
发帖数: 11604 | 31 明天到单位下下来看看。而且biprism不是双缝。所以科普里面那说法就是鬼扯。还有
，画个大眼睛。也没说清楚是看什么，怎么看（电子散射电磁波？） |
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v*****1
发帖数: 2200 | 32
：物理界最恐怖的实验： 电子双缝干涉
：
波，有什么可怕？ |
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z****g
发帖数: 3 | 34 光引起的波 能有两个双缝间距那么大？
那听起来像场啊
再说光子不是极小的吗？ |
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z****g
发帖数: 3 | 35 你的意思是说 单个光子、电子所对应的波
同时通过双缝？ |
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z****g
发帖数: 3 | 36 水波过去后 是同时在挡板上产生几个加强波峰
为什么一个光子、电子通过双缝、打到挡板上 则只有一个点
只有累计很多次 才能形成干涉的 亮条纹？ |
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z****g
发帖数: 3 | 37 那我可不可以反过来这么理解：
水波 是因为很多水分子同时通过双缝 所以才会在挡板上同时观察到多道“亮纹”
如果将水分子一个个打过去 会更光子、电子一样 一次一个亮点？ |
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发帖数: 1 | 38 双缝干涉不是就是证明意识能改变形态么，观察和不观察的结果不一样。某种层面上也证
明这个世界是虚拟的，不是真实的。好像你玩游戏，你不去的地方，电脑不需要Render
. |
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发帖数: 1 | 39 单光子双缝干涉是因为是波
薛定谔猫，观测改变结果，是因为眼睛看需要检测光子，发射光子观测，引起干扰
不明白你在说什么东西 |
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v*******e
发帖数: 11604 | 41 全世界只有我，天顶教主，一个人懂量子力学。你们也想懂量子力学的话，需要学波马
经。我懂量子力学也是在写下波马经之后。没有哲学指导不行啊。我以后会写出来让你
们也懂。现在正是你们学习波马经的好时候。Google “波马圣经”可以在网上找到。
: 如果用眼睛直接在双缝后看
: 怎么样？算干扰吗？
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z****g
发帖数: 3 | 42 我知道啊 我问的就是哪怕一颗颗光子射过去 累积很多个后 也能形成干涉条纹 为什么？
是不是像上面大家解释的 一个光子 作为一个波 同时通过双缝 于是自己和自己干涉 |
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z*****n
发帖数: 36 | 44 粒子地传播其实是波的传播。单个光子也不是自己干涉自己，而是在双缝的条件下，运
动方式受到了改变。所以一个一个的丢光子，最终的pattern和一大群光子同时过去是
一样的
么？ |
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s******y
发帖数: 28562 | 45 光子/电子/任何物质波有自由意志的说法，就是楼主所说的电子双缝干涉实验要证明的
东西，也就是文章里所提的Wheeler延迟实验的精髓。简单的说，就是光子/电子是否知
道实验观察者在干什么，是否会根据你的观察手段来变出不同的结果来糊弄你？
但是科大的实验的数据表明光子没有所谓的自由意志。 |
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v*******e
发帖数: 11604 | 46
有。没相互作用就叫自由空间发射实验，不叫双缝实验。 |
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f*******7
发帖数: 93 | 47
看来，你认为这就是最后定论了，其实很多人不这么认为。所以，这个我和你也没什么
再好争的了。
另外，理论上Wigner也还早论证过呢。如果物理学只需要通过的理论思辩，就可以最后
下定论，那就不需要实验那么多麻烦了。而且，我提到，光子概念的彻底确立，也是通
过长期的质疑，帮助发展了更完善的实验验证、理论概念、还有实用技术，也是说明这
个观点。
你又把自己的一堆假设扣我头上：“认为作者不懂“（你直到上篇帖子才读懂我的问题
，倒是真的：p）、”作为新的问题研究”（我研究的话，还来这里灌水？）
“为了教学目的，说一些并不严格的东西”，根本就说不过去，有问题就是有问题，讲
清楚才对。如果你有兴趣继续狡辩这个，我就没兴趣奉陪了。
具体到这个问题上，你不就是想说，完全二次量子化的量子场论可以处理光子双缝问题
吗。不过，电磁场的二次量子化不存在通常一次量子化的过渡处理，是有其基本困难的
。这些基本困难还是改变不了的事实，这些仍然表明了很多开放的新问题嘛。 |
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f*******7
发帖数: 93 | 48 好吧，我来做个最后的总结定论吧。
其一、光的本质就是电磁场，电磁场的场物质就是实在，否则我们每天wifi、GPS、
hotspot哪里来的物质基础啊，是不？
其二、Maxwell（老迈一号）之后，MaxPlanck（老迈二号）之前，人们只认识到经典波
动性的理论描述，而且这个理论，对绝大多数的实用技术和设计来说，足够用了 － 比
如我们日常用的wifi、GPS、和遥控器、微波炉之类的。。。
其三、光的波粒二相性的意思是（在“老迈二号”、老爱、老波等等之后，又经历了
100多年的发展）：电磁场具有两种内禀的量子属性：（1）（准）粒子性（即，场能量
内禀的离散化）；（2）波动性。这个理论描述，是通过对经典电磁场的正则二次量子
化来实现的。虽然，这两种属性都是由量子理论来描述；但是，电场强度、磁场强度这
两个物理实在的图景和概念，仍然和经典场的实在概念本质上一致。
其四、量子波动性概念的不同之处在于：（1）电场强度和磁场强度不能同时准确测量
；（2）电场、或者磁场的强度存在最小的基态涨落（对应的能量＝普朗克常数 x 波频
率 / 2）。
其五、由于量子电磁场的“粒子性”（就是场能量内禀的离散... 阅读全帖 |
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n*******y
发帖数: 437 | 49 如果在杨氏实验中缝变宽，即使光源的spatial coherence无限大，也会让干涉条纹变
模糊
相对比，在迈克尔孙干涉中，假如光源是点光源或者线光源（线光源的方向要合适），
那就等效于杨氏实验中的双缝
但是实际上迈克尔孙实验中用的是extended source，这样不会让干涉条纹变模糊吗？
求解惑 谢谢！ |
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S*********g
发帖数: 5298 | 50 如果光源只开一定时间，那么光肯定不是单色的。
bandwidth可以估算为
dw=1/dt
要想看到干涉，必须满足 dw*d～c,d是双缝间距
最后一个问题，信息是以光速传播的 |
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