为什么当年双缝干涉延迟实验让科学家感到恐怖?


为什么当年双缝干涉延迟实验让科学家感到恐怖?


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如果要结论 , 那就是:现在的选择可以改变过去、当下的选择能够决定历史 。
这个推理过程 , 有些烧脑 。 但这毕竟是几十年前或上百年前的理论 。 所以 , 现代人理解起来应该没啥问题 。 如果还是理解不了 , 那只能说小编讲得不够清晰 。
必须要理解的一个问题是:光是一种波 , 还是一种粒子?
杨氏双缝实验 , 证明光就是一种波
先是 , 麦克斯韦用方程解出了电磁波;再是 , 大家发现电磁波的速度与光的速度一样;于是 , 合理推测:光就是一种电磁波 。 所以 , 光是一种波 。

理论上没问题 。 但理论需要试验来验证 。 物理不是数学 , 总有不讲理的地方 。 一个牛人跑得跟兔子一样快 , 那你能说他就是一种兔子吗?所以 , 证明牛人是不是兔子 , 还需要试验 , 起码你得证明他有四条腿、还有短尾巴 。
1803年的时候 , 英国人托马斯杨做了著名的双缝实验 。 当时的实验工具非常粗糙 。 光源是一个点燃的蜡烛 , 蜡烛后面是一块遮挡板 , 遮挡板后面是一个屏幕 。 在遮挡板上开了两个缝隙 , 蜡烛的光只能透过这两个缝隙 , 才能打到后面的屏幕上 。
于是 , 神奇的一幕发生了 。 屏幕上形成了明暗相间、循环有序的条纹 。 这说明什么?这说明光是以波的形式通过两条缝隙的 , 然后两组光波在屏幕上形成干涉 。 波峰与波峰相遇则正好叠加、波峰与波谷相遇则正好抵消 。

所以 , 光是一种波 , 像水波一样 。
普朗克到爱因斯坦 , 证明光是一种粒子
黑体辐射中的黑体 , 就是它不反射光 , 只发出自己的光 。 像太阳、烧红的老铁、黑暗中的人体 , 都可以近似为黑体 。 黑体发出的光 , 全是因为它的热量 , 也就是一种热辐射 。
但是 , 问题出现了 。 在给定温度下 , 黑体发出去的光 , 它的频率形成了一条谁也无法解释的曲线 。

你把光当成一种电磁波 , 然后用统计力学进行计算 , 却死活解不出黑体发光的方程来 。
于是 , 普朗克出手 , 他只看曲线、只用数学 , 硬是凑出了一个方程 。 但是 , 要满足这个方程 , 需要一个前提条件 , 那就是:黑体发出去的光 , 必须是一份一份的 。 简单说 , 就是黑体辐射出来的光 , 不是像波一样 , 是连续的 , 而是像子弹一样 , 射出来的 。
所以 , 黑体辐射的解释就是:黑体辐射出来的光 , 是一份一份的 。
同时 , 物理学家又发现了一个奇怪的现象:一束光打在金属板上的时候 , 金属板就会向外发射出电子 。 解释起来很简单 , 光是一种电磁波 , 电磁波是有能量的 , 电磁波的能量推动电子 , 电子就被打了出去 。 但问题是电子怎么跑 , 与光的强度没关系 , 只跟光的颜色有关系 。 用物理量来说 , 就是跟光的频率有关系 。 高频率的绿光和蓝光 , 无论强度多弱 , 电子都会被打出去;低频率的红光 , 无论强度多强 , 电子都不会被打出去 。

光是一种电磁波 , 电磁波的能量只跟光的强度有关系 , 跟频率没啥关系 。 所以 , 应该是强度越高、能量越高 , 然后电子就被打出去越多 。 但是 , 电子能不能被打出去 , 跟光波的强度却没啥关系 , 只跟光的频率有关系 。 所以 , 电磁波解释不了这个问题 。
而接下来 , 就是爱因斯坦出手了 。
爱因斯坦认为非但黑体辐射发出来的光是一份一份的 , 只要是光 , 它就是一份一份的 。 光不是连续的一片波 , 而是由一个一个的光子组成的 。 每个光子的能量 , 是它的频率乘以普朗克常数 。 所以 , 频率越高 , 能量就越高 。 至于光波的强度 , 不重要的 。 重要的是光的频率 , 频率足够、光子的能量才够 , 自然可以把电子打出去 。 从中可以推理出来:光是粒子的 , 像子弹一样 。

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