作者leeminsham (..........)
看板Physics
標題[請益] 關於電子通過雙狹縫干涉的問題
時間Thu Sep 5 17:46:34 2013
最近在看一本科普書叫"愛麗絲漫遊量子奇境"
關於電子通過雙狹縫進行干涉這件事。
他的意思好像是,
當電子通過雙狹縫時,如果我們對他不做任何觀測,
那他在後面光屏的成像會是一個類似波干涉的圖。
但是若我們去觀察電子確切通過哪一點的話,
出現的圖像就不是波干涉的圖了,是個偏粒子現象的圖形。
就和這個影片表現的一樣。
http://www.youtube.com/watch?v=ZImlf6S9WnE 但是我有一個問題,
真的會有儀器可以確切觀察出電子通過哪一邊的狹縫嗎?
究竟這個實驗是一個思想實驗還是一個可以在現實中得到的實驗?
觀察之後圖形改變這件事,室友給我一個想法。
測量的東西越小,儀器所發出的波,波長越小,因此此波能量極大。
故測量時會"碰"到電子,使電子能量增大,波長變小。
因此狹縫對電子而言,縫隙已經變得太大了,而無法產生干涉。
我的疑問是,
這個"碰"的行為真的會發生嗎?
印象中讀到現在,沒有波碰到波而能量變大的狀況。
還是這個現象就只是量子物理的一個公理,無法解釋?
現在剛好要升大三,還沒碰過量子力學導論,
希望版上各位大大能幫我解答,感謝!!!
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 140.113.121.104
推 ren1072:我覺得應該是用測不準來解釋耶! 09/05 18:17
→ leeminsham:這樣感覺很套公式 有沒有不套公式的講法?? 09/05 18:47
→ leeminsham:就是我想知道這個觀察的過程中 發生了什麼事?? 09/05 18:52
推 TuCH:你干擾了電子 各個電子就沒有同相位 不同相位就沒辦法干涉 09/05 19:06
推 wohtp:你沒有讀到波碰到波能量變大的狀況,是因為大學物理是溫室裡 09/05 19:09
→ wohtp:的學問。 09/05 19:10
→ wohtp:拿繩子來說,如果彈性位能是 1/2 k x^2 + O(x^4),你看看繩 09/05 19:12
→ wohtp:波會發生什麼事? 09/05 19:12
→ wohtp:波碰到波會穿過去是線性系統的特徵。現實上大概沒有東西是線 09/05 19:14
→ wohtp:性的,只有大約是線性的系統而已 09/05 19:15
→ wohtp:至於這個測量的時候發生了什麼事...全世界沒有人知道。 09/05 19:15
→ wohtp:你室友說的「測量這個行為干擾了受測的量子態」聽起來是最自 09/05 19:18
→ wohtp:然最不玄幻的解釋了,可是也沒有人成功從這裡出發導出什麼 09/05 19:19
→ wohtp:結論來。 09/05 19:19
→ wohtp:Copehagen interpretation直接說,不管你怎麼測量的,就算是 09/05 19:20
→ wohtp:擲筊卜卦看水晶球也好,只要你知道電子從哪個洞過去,量子態 09/05 19:21
→ wohtp:就改變了。 09/05 19:21
→ wohtp:換句話說,根據哥本哈根那群老前輩的共識,「人類知不知道」 09/05 19:24
→ wohtp:本身就會影響量子態,跟你怎麼測量的沒關係。 09/05 19:25
→ wohtp:(現在我在這裡推文解釋,還是沒辦法相信他們竟然可以接受 09/05 19:26
→ wohtp:這麼玄幻的公設...) 09/05 19:26
→ wohtp:除非你將來研究要往基礎量子力學那邊挖下去,不然實用上大家 09/05 19:27
→ wohtp:都直接拿哥本哈根的玄學來用就是了。 09/05 19:27
→ yw1002:現在最夯的是上面那個 09/05 20:07
→ yw1002:不負責任亂入一下。量子波動力學最早是從Hamiltonian系統開 09/05 20:10
→ yw1002:而且粒子受到場作用。但是在Dirac那篇1928年的論文 09/05 20:11
→ yw1002:the quantum theory of electron有討論在no field情形 09/05 20:11
→ yw1002:我絕得那跟廣相的測地線有異曲同工之妙 09/05 20:11
→ yw1002:當粒子不受場作用時,就是所謂的慣性自由落體 09/05 20:12
→ yw1002:可是你一旦要測量它....根據你所在的位置就產生座標 09/05 20:12
→ yw1002:就是場源 09/05 20:13
→ yw1002:只是現在跟schrodinger eq不同的是原本電子是受到連心力 09/05 20:14
→ yw1002:而遵守U(1)對稱...於是根據Noether theorem有角動量守恆 09/05 20:14
→ yw1002:但是現在如果你拿光子測量,系統遵守的是Lorentz對稱 09/05 20:15
→ yw1002:那也許就是某種線動量守恆 09/05 20:15
→ yw1002:總之兩種情形因為測不准原理都是波 09/05 20:15
→ yw1002:不過我奉勸你,量子力學不用唸到很徹底才處理先進問題 09/05 20:17
→ yw1002:套句費曼的話沒有人真的懂量子力學 09/05 20:18
→ yw1002:再說量子力學從一開始的Hamiltonian system組態空間 09/05 20:19
→ yw1002:real space/reciprocal space互為dual space....到後來 09/05 20:19
→ yw1002:path integral functional variational principle 09/05 20:20
→ yw1002:內容牽扯到的太廣泛......加上Green function之類的 09/05 20:20
→ yw1002:要唸量子力學等於在廿通數學一樣 09/05 20:20
→ yw1002:除非你目標是在得數學的Fields medal;不然專注在物理的 09/05 20:21
→ yw1002:unsolved problem就需要時再找來用就好 09/05 20:21
→ yw1002:我說Hamiltonian的dual space意思就是,統計上它是先求 09/05 20:23
→ yw1002:系統組態....因為動能那裡是用laplacian線性算子 09/05 20:24
→ yw1002:至於爲什麼動能可以那樣表達大概就是Hamilton系統的特色了 09/05 20:25
→ yw1002:辛幾何之類的吧 09/05 20:25
推 yw1002:總之先培養物理的直觀直覺吧。但是要寫文章時就要強調 09/05 20:29
→ yw1002:數學的rigor了 09/05 20:29