量子力学中的观察者效应

所谓量子力学观察者效应,简单地说就是一个意识体的观察会对物质世界的状态产生重大影响,也就是意识可以参与物质世界的形成,再推一步就是我们所看到的宇宙之所以是这样的,就是因为有某个“观察者”的观察或者说意识参与而形成。这个观察者可以是我们自身,可以是外星人,可以是“神”,可以是玻尔兹曼大脑。

量子力学中的观察者效应图1

这所以有观察者效应,这个要说到量子物理中著名的双缝干涉实验。最早的时候,科学家通过双缝干射实验证明了光不仅具有粒子性,还具有波动性。而德布罗意则直接提出,一切物质都具有波动性,都是物质波,具有波长。所以随后科学家们又进行了电子的双缝干射实验,以此来证明电子是否具有波的性质。

实验结果是完美的,实验表明电子也会产生干涉条纹,即便是把电子一个一个地发射,也会产生干涉条纹,电子似乎同时通过了两个狭缝再和自己相互干涉。原本实验本该到此为止,可好奇的科学家想知道电子到底通过了几个狭缝。于是,当科学家把探测器对准两个狭缝中的一个时,神奇的事情发生了,干涉条纹消失了!电子又回到了粒子性,后来不论用多么先进的技术进行测量,这个实验结果出奇地一致。

量子力学中的观察者效应图2

以上实验说明什么?说明当我们试图对电子进行观察时,电子的运行过程和状态发生率变化,由波动性和粒子性二者混合的量子叠加态瞬间变成了粒子态。在我们没有对电子进行观察之前,电子的状态未知,处于一种量子叠加态,电子即使是处于“波”的状态又是处于“粒子”的状态,且电子似乎是同时通过了两个狭缝。但是,一旦我们的观察意识参与其中,电子的状态立马确定,具体通过那个狭缝也立马确定,电子瞬间变成了微粒。

可是,更为恐怖的实验是基于电子干涉实验的单电子延迟选择实验,这个实验的核心就是说:既然我们在狭缝处观察电子导致电子不产生干涉条纹,那我们在确定了以电子的速度肯定通过狭缝后,再去观察电子到底通过了那个狭缝是否可以?经过复杂的实验设计(这里略去不说,不懂的可以搜索延迟实验),科学家们却发现我能竟然可以在电子实际已经通过双缝后,通过观察效应再次决定电子的路径。就是说,电子过去的运动路径,完全可以由现在决定。

量子力学中的观察者效应图3
结合着两个实验的结果,我们可以得出的结论是历史可以被现在决定,过去是不确定的。没有意识参与的物质世界,是不确定的,混沌的。所以,我们的宇宙虽然已经允许了几白亿年,但是如果没有一个观察者参与其中,那么宇宙运行的状态就是混沌一片,处于一种量子的叠加态。直到一个意识体开始对这个宇宙进行观察,宇宙的现在状态才开始确定,宇宙的过去运行状态也才开始变得确定,这就是所谓的观察者效应。

量子力学中的观察者效应图4

当然,如果未来你突然发现了一个未知的宇宙,一个还没有任何意识体的宇宙,当你进入其中进行观察时,实际上你就参与了这个宇宙的形成过程,这个宇宙有可能就是按照你的意识成型的。

量子力学中的观察者效应图5

所以,量子物理的时间,越学习越觉得不可思议。

观察者效应来自于什么,来自于双缝干涉实验。

起初人们进行双缝干涉实验的时候为了研究到底光是波动性还是粒子性,进行了很多实验设计 其中包括灵活的遮挡一个缝隙,看缝隙后面图形的变化,但是由于人们无法准确的确定每一个光子的路径情况,从而导致人们认为因为意识的存在导致了波函数坍缩。

之后有人认为,我们直接的观测会与微观粒子发生作用,从而导致波函数坍缩。

之后有人设计了一个更精巧的实验装置,最终发现,当我们不直接观测粒子,但是通过其他手段标记每个粒子的运动轨迹一样会导致波函数坍缩。

实验装置首先利用一个单独的光子发生装置,这个装置是利用介子衰变从而每次产生相互纠缠的两个光子,然后分离出两组互相纠缠的光子,然后送一组进入分光装置,然后进行双缝干涉。另一组则由观测者进行观察。另外还有一个装置,会让通过后的光变成一个固定的偏振方向。

最初人们发现,没有偏振装置的情况下,双缝干涉是波动性图像,但是一旦加上偏振装置就会导致图像表现粒子性。

我们不分离纠缠态的光子,就算有偏振装置依然表现出波动性。

这实验表现出,如果我们通过任何手段试图标记每个光子通过的路径时,都会引起波函数坍缩。甚至我们并没有尝试去直接观测这些光子。

越来越多的实验证明了量子力学的可靠性,其数学描述对于物质的规律非常准确,虽然更深层次的原理大家还没有明白。但是我们已经有了量子力学这样的模型能准确描述粒子的行为。

目前微观与宏观的界限越来越不明显,所有的微观粒子都具有量子特性,现在连原子、分子的双缝干涉实验也验证了,我们不知道量子力学在多大的尺度才会失效。

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