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黑科技进修手册

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第 37 章 风华[15]
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  ,虽然有人踩点进来,但教室满员,没人缺席。

  朱教授打开话筒开门见山进入正题:“今天先说量子力学的双缝干涉实验……”

  还没说完,底下众人哗然:“教授,一来就王炸,以后没牌了怎么办?”

  “前几天的波函数假设就让我头晕目眩,到现在还没完全消化……”

  “emmm你这是食滞,肠胃不畅,建议补脑。”

  “晚上打魔兽去了吧。波函数假设是量子力学基础,你现在还没消化,接下来整个学期什么都学不到。”

  “双缝干涉实验是什么?”

  “……”

  盛明安在人多时就停笔,他早上没课,随便挑了间教室没想到是量子力学的课,于是本来想走的冲动被按下来,留在原位听朱教授解说。

  朱教授不理底下的吵嚷,径直拿起话筒说:“只有完全理解了双缝干涉实验,你才算有点理解量子力学。”

  这话说完,学生们都安静下来,盯着朱教授和他身后的PPT放映。

  偌大的阶梯教室只剩下朱教授娓娓道来的声音:“……很多不了解双缝干涉实验的人会说它‘恐怖’,其实不恐怖,它只是涉及到了量子力学的测量和叠加态。”

  盛明安静静地听朱教授说。

  “双缝干涉实验最初用来验证光子的波动性,但量子力学最好严谨一点,用电子来做实验。”

  “我们在这里放两个很小的狭缝a和b,在狭缝前连续放出电子,或者只放出两个电子。它们会穿过狭缝a和b,因为电子具有波动性,而波具有干涉性质,此时两个电子波发生干涉……”

  干涉现象就会出现在屏幕上,此时人们可以观测到干涉条纹图,由此确定粒子的波动性。

  接下来只放出一个电子。

  按照正常逻辑,该电子要么只通过狭缝a,要么通过狭缝b,此时只有一个波长,不会发生干涉,人们在屏幕上应该观察不到干涉条纹图。

  然而意外来了。

  人们在屏幕上观察到了电子的干涉条纹!

  换句话说,这个电子发生了自我干涉!

  自我干涉的

  概念即量子力学中的叠加态,用最熟悉的一个例子就是薛定谔的猫。

  箱子没有打开之前,里面的猫可能是生、也可能是死,即两种状态的叠加,就是量子力学的叠加态。

  既然发现叠加态,人们自然想知道电子到底如何发生自我干涉,什么时间、什么规律,过程是什么样的,想知道答案就得观测。

  就像人们想知道薛定谔的猫是生是死就得观测,观测才知道结果。

  于是重新第三次的双缝干涉实验,但是在狭缝处安装一个探测器。

  原本以为会观测到电子自我干涉的过程,结果没有产生干涉条纹——

  简直是诡异至极的实验结果!

  没有测量,电子发生自我干涉。

  人为测量,电子老实变成光束。

  底下学生一脸懵,已经完全听不懂朱教授在说什么,但盛明安却完全跟上朱教授的思路,事实上他刚才就被震撼过了。

  但再听一次,盛明安还是感觉头皮发麻。

  “我再简单点来说,两个电子穿过两个门会发生干涉现象。照常理来说,一个电子只穿过一个门不可能会发生干涉现象,但是它偏偏发生了干涉现象。”

  “也就是说一个电子同时从两个门经过,这就是叠加态。”

  “一旦放入探测器测量就不会出现干涉现象,电子只通过一个门,没有叠加态或者说叠加态经过观察立刻坍缩成一个路径结果。”

  正如薛定谔的猫,如果没有观测,它就存在生和死两种叠加状态。一旦进行观测,叠加态立刻坍缩成‘非生即死’的结果。

  “等于说,我看了你一眼,你就不是你!”

  “这个世界不是存放在规律、客观的框架里,而是随机可变、可以□□预的世界!”

  “你上一秒看月亮,这一秒背过身不看,月亮可能消失、可能存在,下一秒再看月亮,月亮在头顶。”

  “你永远不知道是不是因为你的观测干预了月亮才使它存在!”

  “说起电子双缝干涉实验就不得不说由它延伸出来的延迟选择实验——”

  盛明安眼皮一抖,凝神屏气的听着。

  整个教室安静得一根针掉地上都仿佛能发生惊天巨响。

  “粒子穿过狭缝产生叠加态这个过程需要时间,而人类测量会影响它的结果,那是否表明我们能在粒子产生结果之前抢先一步测量它,直接影响它的结果?”

  “世界上一切物质由粒子组成,一切粒子具有波粒二象性,它们符合量子力学、符合叠加态性质,当我们对世界进行测量,是否意味着可以改变世界?”

  朱教授扬起微笑,环顾在场众人:“再恐怖一点的说法就是——”

  “改写过去,决定未来!”

  嘶——

  全体同学倒吸一口凉气。

  “这就是量子力学啊。”朱教授笑呵呵说道:“接下来我点个人上来做道题,放心,都是教过的知识点——我给个自由粒子初值,你们根据薛定谔方程求出某个时刻的波函数就好了。”

  他转身在黑板上唰唰写下一个自由粒子初始波函数,然后转身指着盛明安说:“同学,就你上来解答。”

  盛明安愣了下,怎么都没料到朱教授会喊他。

  阶梯教室的同学纷纷投来同情的目光,要知道薛定谔方程求解波函数对于一群新手而言,难度堪称地狱级别。

  别看薛定谔方程直接给出公式,好像将数值代入进去就行,但难就难在求解过程,还涉及到高斯积分等复杂的数学公式。

  盛明安到讲台上端详片刻,立即不停顿的写下详细的解答过程:初始值ψ(r,0)=(2πh/(2π))^-3/2……代入薛定谔方程ih/2π……得出……

  朱教授暗自点头,也有些惊讶,因为盛明安解答速度非常快,估计是个量子力学系的老生。

  至于盛明安看上去特别年轻的面孔则被朱教授抛之脑后,反正科大的少年班出什么样的天才都不是新鲜事儿。

  盛明安结束解题。

  朱教授在课堂上夸赞一番就毫不客气的将他赶下台,等这堂课结束,他才把盛明安喊到跟前聊天。

  朱教授:“不错。你不是我这门课的学生吧?”

  盛明安摇头:“不是。”

  “几年级?”

  “大一。”

  “新生啊。”朱教授这回惊讶了,不是少年班,还是个新生,量子力学能有这水准说明挺有天赋。“量子力学学多久?对薛定谔方程了解多少?”

  “没学多久。想预测量子跃迁。”

  “嚯!志向不小!”

  量子力学中,量子跃迁等于‘薛定谔的猫’,至今没法预测,所以说盛明安这志向是真远大。

  盛明安无奈的笑笑。

  没办法,黑科技程序给出的实验证明其实就等同于证明量子跃迁的可预测,‘拯救’薛定谔的猫。

  朱教授没有嘲笑盛明安,只说还是要脚踏实地,先从最基础的了解,吃透后再去做这个研究,不过他也指出:“你可以试试超导实验。”

  盛明安若有所思:“超导实验吗?”

  朱教授笑一笑,紧接着话锋一转:“今年十月下旬在斯坦福开展的索尔维物理会议,你要不要考虑去参加,盛明安同学?”

  盛明安一愣:“您认识我?”

  “谁不认识?光学系那群老不要脸天天跑我们这边炫耀。”朱教授哼了声,他也是刚刚才认出盛明安。

  不过想想那群吹嘘他们平白赚了个天才学生的老不要脸,怎么也想不到他们光学系的宝贝疙瘩居然跑量子力学来了吧!

  朱教授这么一想,心情就特别好。

  “今年的索尔维物理会议主题是量子世界理论,除了前三天的会议讨论,后面是公开活动,参与活动的科学家都将在后面的两天分别进行两场公开讲座。”朱教授说:“去一次,受益匪浅。你要是有意向,找人带你去,或者我帮你找推荐。”

  盛明安:“可以吗?”

  朱教授瞪眼:“就问你去不去!”

  盛明安斩钉截铁:“去!”

  那可是索尔维物理会议!

  全球顶级物理学家汇聚一堂进行讨论的物理会议!

  第五届会议曾被誉为集齐全球三分之一智慧的索尔维物理会议!

  前五届参与该会议的物理学家可是有居里夫人、卢瑟福、爱因斯坦、薛定谔、波尔和普朗克……等这种级别的物理大佬!m.w.com,请牢记:,.,,
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