在 ざい 量子力學 りょうしりきがく 裏 うら ,雙 そう 狹 せま 縫 ぬい 實驗 じっけん ,或 ある 稱 しょう 雙 そう 縫 ぬい 實驗 じっけん (英語 えいご :Double-slit experiment )是 ぜ 一 いち 種 しゅ 展示 てんじ 光子 こうし 或 ある 電子 でんし 等 ひとし 微 ほろ 觀 かん 物體 ぶったい 的 てき 波動 はどう 性 せい 與 あずか 粒子 りゅうし 性的 せいてき 實驗 じっけん 。雙 そう 縫 ぬい 實驗 じっけん 是 ぜ 一 いち 種 しゅ 「雙 そう 路 ろ 徑 みち 實驗 じっけん 」。在 ざい 雙 そう 路 ろ 徑 みち 實驗 じっけん 裏 うら ,微 ほろ 觀 かん 物體 ぶったい 可 か 以同時 じ 通過 つうか 兩 りょう 條 じょう 路 ろ 徑 みち 或 ある 通過 つうか 其中任意 にんい 一 いち 條 じょう 路 ろ 徑 みち ,從 したがえ 初 はつ 始點 してん 抵達最終 さいしゅう 點 てん 。這兩條 じょう 路 ろ 徑 みち 的 てき 程 ほど 差 さ 促使描述微 ほろ 觀 かん 物體 ぶったい 物理 ぶつり 行為 こうい 的 てき 量子 りょうし 態 たい 發生 はっせい 相 あい 移 うつり ,因 いん 此產生 せい 干涉 かんしょう 現象 げんしょう 。另一種常見的雙路徑實驗是马赫-曾德尔干涉 かんしょう 仪實驗 じっけん 。
綠色 みどりいろ 雷 かみなり 射光 しゃこう 通過 つうか 分別 ふんべつ 寬 ひろし 0.4毫米,相 そう 距0.1毫米的 てき 狹 せま 縫 ぬい 後 ご 形成 けいせい 的 てき 干涉 かんしょう 圖形 ずけい
雙 そう 縫 ぬい 實驗 じっけん 的 てき 基本 きほん 儀 ぎ 器 き 設置 せっち 很簡單 かんたん ,如图所 しょ 示 しめせ ,將 しょう 像 ぞう 激 げき 光 こう 一類 いちるい 的 てき 相 あい 干 ひ 光 ひかり 束 たば 照射 しょうしゃ 到 いた 一塊刻有兩條狹縫的不透明板,通過 つうか 狹 せま 縫 ぬい 的 てき 光 ひかり 束 たば 會 かい 抵達照 あきら 相 しょう 膠 にかわ 片 へん 或 ある 某 ぼう 種 しゅ 探測 たんそく 屏 へい ,從 したがえ 記錄 きろく 於照相 しょう 膠 にかわ 片 へん 或 ある 某 ぼう 種 しゅ 探測 たんそく 屏 へい 的 てき 輻 や 照度 しょうど 數 かず 據 よりどころ ,可 か 以分析 ぶんせき 光 こう 的 てき 物理 ぶつり 性質 せいしつ 。光 ひかり 的 てき 波動 はどう 性 せい 使 し 得 とく 通過 つうか 兩 りょう 條 じょう 狹 せま 縫 ぬい 的 てき 光 ひかり 束 たば 互相干涉 かんしょう ,形成 けいせい 了 りょう 顯示 けんじ 於探測 たんそく 屏 へい 的 てき 明 あかり 亮 あきら 條 じょう 紋 もん 和 わ 暗 くら 淡 あわ 條 じょう 紋 もん 相 しょう 間 あいだ 的 てき 圖樣 ずよう ,明 あきら 亮 あきら 條 じょう 紋 もん 是 ぜ 相 しょう 長 ちょう 干涉 かんしょう 區域 くいき ,暗 くら 淡 あわ 條 じょう 紋 もん 是 ぜ 相 しょう 消 しょう 干涉 かんしょう 區域 くいき ,這就是 ぜ 雙 そう 縫 ぬい 實驗 じっけん 著名 ちょめい 的 てき 干涉 かんしょう 圖樣 ずよう 。[ 1] :38-60
在 ざい 古典 こてん 力學 りきがく 裏 うら ,雙 そう 縫 ぬい 實驗 じっけん 又 また 稱 しょう 為 ため 「楊氏雙 そう 縫 ぬい 實驗 じっけん 」,或 ある 「楊氏實驗 じっけん 」、「楊氏雙 そう 狹 せま 縫 ぬい 干涉 かんしょう 實驗 じっけん 」,專門 せんもん 演 えんじ 示 しめせ 光波 こうは 的 てき 干涉 かんしょう 行為 こうい ,是 ぜ 因 いん 物理 ぶつり 學者 がくしゃ 托 たく 馬 ば 斯·楊 而命名 めいめい 。假 かり 若 わか 光 ひかり 束 たば 是 ぜ 以粒子 りゅうし 的 てき 形式 けいしき 從 したがえ 光源 こうげん 移動 いどう 至 いたり 探測 たんそく 屏 へい ,抵達探測 たんそく 屏 へい 任意 にんい 位置 いち 的 てき 粒子 りゅうし 數 すう 目 もく ,應 おう 該等於之前 ぜん 通過 つうか 左 ひだり 狹 せま 縫 ぬい 的 てき 粒子 りゅうし 數量 すうりょう 與 あずか 之 これ 前 ぜん 通過 つうか 右 みぎ 狹 せま 縫 ぬい 的 てき 粒子 りゅうし 數量 すうりょう 的 てき 總和 そうわ 。根據 こんきょ 定 てい 域 いき 性 せい 原理 げんり (principle of locality),關 せき 閉左狹 せま 縫 ぬい 不 ふ 應 おう 該影響 えいきょう 粒子 りゅうし 通過 つうか 右 みぎ 狹 せま 縫 ぬい 的 てき 行為 こうい ,反 たん 之 の 亦 また 然 しか ,[ 2] :7 因 いん 此,在 ざい 探測 たんそく 屏 へい 的 てき 任意 にんい 位置 いち ,兩 りょう 條 じょう 狹 せま 縫 ぬい 都 みやこ 不 ふ 關 せき 閉的輻 や 照度 しょうど 應 おう 該等於只關 せき 閉左狹 せま 縫 ぬい 後 ご 的 てき 輻 や 照度 しょうど 與 あずか 只 ただ 關 せき 閉右狹 せま 縫 ぬい 後 ご 的 てき 輻 や 照度 しょうど 的 てき 總和 そうわ 。但 ただし 是 ぜ ,當 とう 兩 りょう 條 じょう 狹 せま 縫 ぬい 都 みやこ 不 ふ 關 せき 閉時,結果 けっか 並 なみ 不 ふ 是 ぜ 這樣,探測 たんそく 屏 へい 的 てき 某 ぼう 些區域 くいき 會 かい 比較 ひかく 明 あかり 亮 あきら ,某 ぼう 些區域 くいき 會 かい 比較 ひかく 暗 くら 淡 あわ ,這種圖樣 ずよう 只 ただ 能 のう 用 よう 光 ひかり 波動 はどう 說 せつ 的 まと 相 しょう 長 ちょう 干涉 かんしょう 和 わ 相 しょう 消 しょう 干涉 かんしょう 來 らい 解釋 かいしゃく ,而不是 ぜ 用 よう 光 ひかり 微粒 びりゅう 說 せつ 的 てき 簡單 かんたん 數量 すうりょう 相 しょう 加法 かほう 。[ 1] :38-60
雙 そう 縫 ぬい 實驗 じっけん 也可以用來 らい 檢 けん 試 ためし 像 ぞう 中子 なかご 、原子 げんし 等 ひとし 微 ほろ 觀 かん 物體 ぶったい 的 てき 物理 ぶつり 行為 こうい ,雖然使用 しよう 的 てき 儀 ぎ 器 き 不同 ふどう ,但 ただし 仍舊會得 えとく 到 いた 類似 るいじ 的 てき 結果 けっか 。每 まい 一個單獨微觀物體都離散地撞擊到探測屏,撞擊位置 いち 無 む 法被 はっぴ 預 あずか 測 はか ,演 えんじ 示 しめせ 出 で 整 せい 個 こ 過程 かてい 的 てき 機 き 率 りつ 性 せい ,累積 るいせき 很多撞擊事件 じけん 後 ご ,總體 そうたい 又 また 顯示 けんじ 出 で 干涉 かんしょう 圖樣 ずよう ,演 えんじ 示 しめせ 微 ほろ 觀 かん 物體 ぶったい 的 てき 波動 はどう 性 せい 。[ 1] :38-60 [ 2] :8-9
2013年 ねん ,一 いち 個 こ 檢 けん 試 ためし 分子 ぶんし 物理 ぶつり 行為 こうい 的 てき 雙 そう 縫 ぬい 實驗 じっけん 成功 せいこう 演 えんじ 示 しめせ 出 で 含有 がんゆう 810個 こ 原子 げんし 、質量 しつりょう 約 やく 為 ため 10,000amu的 てき 分子 ぶんし 也具有 ぐゆう 波動 はどう 性 せい 。[ 3]
理 り 查德·費 ひ 曼在 ざい 著作 ちょさく 《費 ひ 曼物理學 りがく 講義 こうぎ 》裏 うら 表示 ひょうじ ,雙 そう 縫 ぬい 實驗 じっけん 所 しょ 展示 てんじ 出 で 的 てき 量子 りょうし 現象 げんしょう 不可能 ふかのう 、絕對 ぜったい 不可能 ふかのう 以任何 なん 古典 こてん 方式 ほうしき 來 らい 解釋 かいしゃく ,它包含 ほうがん 了 りょう 量子力學 りょうしりきがく 的 てき 核心 かくしん 思想 しそう 。事實 じじつ 上 じょう ,它包含 ほうがん 了 りょう 量子力學 りょうしりきがく 唯一 ゆいいつ 的 てき 奧秘 おうひ [ 1] :39 。透過 とうか 雙 そう 縫 ぬい 實驗 じっけん ,可 か 以觀察到量子 りょうし 世界 せかい 的 てき 奧秘 おうひ 。
單 たん 狹 せま 縫 ぬえ 與 あずか 雙 そう 狹 せま 縫 ぬい 干涉 かんしょう 實驗 じっけん 。兩 りょう 種 たね 實驗 じっけん 都 と 使用 しよう 同樣 どうよう 的 てき 雙 そう 縫 ぬい 不透明 ふとうめい 板 ばん (狹 せま 縫 ぬえ 與 あずか 狹 せま 縫 ぬい 之 の 間 あいだ 距離 きょり 為 ため 0.7mm)。在 ざい 做單縫 ぬい 實驗 じっけん 時 じ ,只 ただ 有 ゆう 一 いち 條 じょう 狹 せま 縫 ぬい 是 ただし 開放 かいほう 的 てき 。單 たん 縫 ぬい 衍射圖樣 ずよう (上 うえ )有 ゆう 一個主光帶和兩旁較暗淡的邊光帶,也可以在雙 そう 縫 ぬい 的 てき 干涉 かんしょう 圖樣 ずよう 看 み 到 いた 。但 ただし 是 ぜ ,雙 そう 縫 ぬい 衍射圖樣 ずよう (下 した )顯示 けんじ 出 で 兩 りょう 倍 ばい 的 てき 光 ひかり 強度 きょうど ,而且還出現 しゅつげん 了 りょう 許多 きょた 小 しょう 干涉 かんしょう 條 じょう 紋 もん 。
英國 えいこく 物理 ぶつり 學者 がくしゃ 托 たく 馬 ば 斯·楊 。
假 かり 若 わか 光 ひかり 束 たば 是 ぜ 由 よし 古典 こてん 粒子 りゅうし 組成 そせい ,將 はた 光 ひかり 束 たば 照射 しょうしゃ 於一 いち 條 じょう 狹 せま 縫 ぬえ ,通過 つうか 狹 せま 縫 ぬい 後 ご ,衝擊 しょうげき 於探測 たんそく 屏 へい ,則 のり 在 ざい 探 さがせ 射 い 屏 へい 應 おう 該會觀 かん 察到對應 たいおう 於狹縫 ぬい 尺寸 しゃくすん 與 あずか 形狀 けいじょう 的 てき 圖樣 ずよう 。可 か 是 ぜ ,實際 じっさい 進行 しんこう 這單縫 ぬい 實驗 じっけん 時 じ ,探測 たんそく 屏 へい 會 かい 顯示 けんじ 出 で 衍射圖樣 ずよう ,光 ひかり 束 たば 會 かい 被 ひ 展開 てんかい ,狹 せま 縫 ぬい 越 えつ 狹窄 きょうさく ,則 のり 展開 てんかい 角度 かくど 越 えつ 大 だい 。如右圖 ず 所 しょ 示 しめせ ,在 ざい 探測 たんそく 屏 へい 會 かい 顯示 けんじ 出 で ,在 ざい 中央 ちゅうおう 區域 くいき 有 ゆう 一塊比較明亮的光帶,旁 つくり 邊 べ 襯托著 ちょ 兩 りょう 塊 かたまり 比較 ひかく 暗 くら 淡 あわ 的 てき 光 ひかり 帶 たい 。[ 1] :38-60
類似 るいじ 地 ち ,假 かり 若 わか 光 ひかり 束 たば 是 ぜ 由 よし 古典 こてん 粒子 りゅうし 組成 そせい ,將 はた 光 ひかり 束 たば 照射 しょうしゃ 於兩條 じょう 相互 そうご 平行 へいこう 的 てき 狹 せま 縫 ぬえ ,則 のり 在 ざい 探 さがせ 射 い 屏 へい 應 おう 該會觀 かん 察到兩個 りゃんこ 單 たん 縫 ぬい 圖樣 ずよう 的 てき 總和 そうわ 。但 ただし 實際 じっさい 並 なみ 不 ふ 是 ぜ 這樣,如右圖 ず 所 しょ 示 しめせ ,在 ざい 探 さがせ 射 い 屏 へい 顯示 けんじ 出 で 一系列明亮條紋與暗淡條紋相間的圖樣。 19世紀 せいき 初 はつ ,托 たく 馬 ば 斯·楊發表 はっぴょう 了 りょう 一 いち 篇 へん 論文 ろんぶん ,《物理 ぶつり 光學 こうがく 的 てき 相關 そうかん 實驗 じっけん 與 あずか 計算 けいさん 》(Experiments and Calculations Relative to Physical Optics),詳細 しょうさい 闡述這些實驗 じっけん 結果 けっか 。由 よし 於亮度 ど 分 ぶん 佈可以用波 は 的 てき 相 しょう 長 ちょう 干涉 かんしょう 與 あずか 相 あい 消 しょう 干涉 かんしょう 這兩種 しゅ 干涉 かんしょう 機 き 制 せい 來 らい 解釋 かいしゃく ,意味 いみ 著 ちょ 光 こう 是 ぜ 一 いち 種 しゅ 振動 しんどう 波 は ,這促使 し 光 こう 波動 はどう 說 せつ 被 ひ 廣 こう 泛接受 せつじゅ ,也導致17、18世紀 せいき 的 てき 主流 しゅりゅう 理論 りろん ─光 ひかり 微粒 びりゅう 說 せつ ─漸 やや 趨式微 しきび 。但 ただし 是 ぜ 後來 こうらい 20世紀 せいき 初 はつ 對 たい 於光 ひかり 電 でん 效 こう 應 おう 的 てき 理論 りろん 突破 とっぱ 演 えんじ 示 しめせ 出 で ,在 ざい 不同 ふどう 狀況 じょうきょう ,光 ひかり 的 てき 物理 ぶつり 行為 こうい 可 か 以解釋 かいしゃく 為 ため 光 こう 是 ぜ 由 よし 粒子 りゅうし 組成 そせい 。這些貌似相互 そうご 矛盾 むじゅん 的 てき 發現 はつげん ,使 つかい 得物 えもの 理學 りがく 家 か 必須 ひっす 想 そう 辦法超越 ちょうえつ 古典 こてん 力學 りきがく ,更 さら 仔細 しさい 地 ち 將 はた 光 ひかり 的 てき 量子 りょうし 性質 せいしつ 納入 のうにゅう 考量 こうりょう 。[ 4]
使用 しよう 雙 そう 縫 ぬい 實驗 じっけん 與 あずか 各種 かくしゅ 不同 ふどう 衍生的 てき 變 へん 版 ばん 來 らい 檢 けん 試 ためし 單獨 たんどく 粒子 りゅうし 的 てき 物理 ぶつり 行為 こうい ,這方法 ほう 已 やめ 成 なり 為 ため 經典 きょうてん 的 てき 思想 しそう 實驗 じっけん ,因 いん 為 ため 它能夠清楚 せいそ 地 ち 探 さがせ 討量子力學 りょうしりきがく 的 てき 核心 かくしん 謎 なぞ 題 だい ,它演示 しめせ 出 で 對 たい 於實驗 じっけん 結果 けっか 的 てき 理論 りろん 預 あずか 測 はか 能力 のうりょく 所 しょ 不可避 ふかひ 免 めん 的 てき 基礎 きそ 極限 きょくげん [ 1] :38-60 。
例 れい 如,稍 やや 微 ほろ 改變 かいへん 雙 そう 縫 ぬい 實驗 じっけん 的 てき 設計 せっけい ,在 ざい 狹 せま 縫 ぬい 後 ご 面 めん 裝置 そうち 探測 たんそく 器 き ,專門 せんもん 探測 たんそく 光子 こうし 通過 つうか 的 てき 是 ぜ 哪一 いち 條 じょう 狹 せま 縫 ぬえ ,則 のり 干涉 かんしょう 圖樣 ずよう 會 かい 完全 かんぜん 消失 しょうしつ ,不 ふ 再 さい 能 のう 觀 かん 察到干涉 かんしょう 圖樣 ずよう ;替 がえ 代 だい 顯示 けんじ 出 で 的 てき 是 ぜ 兩個 りゃんこ 單 たん 縫 ぬい 圖樣 ずよう 的 てき 簡單 かんたん 總和 そうわ 。這種反 はん 直覺 ちょっかく 而又容易 ようい 製 せい 成 なり 的 てき 結果 けっか ,使 つかい 得 とく 物理 ぶつり 學者 がくしゃ 感 かん 到 いた 非常 ひじょう 困惑 こんわく 不 ふ 解 かい 。帢斯拉 ひしげ 夫 おっと ·布 ぬの 魯克納 おさめ (Časlav Brukner)與 あずか 安東 あんどう ·蔡林格 かく 精 せい 簡地表示 ひょうじ 如下:[ 5]
觀察 かんさつ 者 しゃ 可 か 以決定 けってい 是 ぜ 否 ひ 裝置 そうち 探測 たんそく 器 き 於光子 こうし 的 てき 路 ろ 徑 みち 。從 したがえ 決定 けってい 是 ぜ 否 ひ 探測 たんそく 雙 そう 縫 ぬい 實驗 じっけん 的 てき 路 ろ 徑 みち ,他 た 可 か 以決定 けってい 哪種性質 せいしつ 成 なり 為 ため 物理 ぶつり 實在 じつざい 。假 かり 若 わか 他 た 選擇 せんたく 不 ふ 裝置 そうち 探測 たんそく 器 き ,則 のり 干涉 かんしょう 圖樣 ずよう 會 かい 成 なり 為 ため 物理 ぶつり 實在 じつざい ;假 かり 若 わか 他 た 選擇 せんたく 裝置 そうち 探測 たんそく 器 き ,則 のり 路 ろ 徑 みち 信 しん 息 いき 會 かい 成 なり 為 ため 物理 ぶつり 實在 じつざい 。然 しか 而,更 さら 重要 じゅうよう 地 ち ,對 たい 於成為 ため 物理 ぶつり 實在 じつざい 的 てき 世界 せかい 裡 うら 的 てき 任 にん 何 なん 特定 とくてい 元素 げんそ ,觀察 かんさつ 者 しゃ 不 ふ 具有 ぐゆう 任 にん 何 なん 影響 えいきょう 。具體 ぐたい 而言,雖然他 た 能 のう 夠選擇 せんたく 探測 たんそく 路 ろ 徑 みち 信 しん 息 いき ,他 た 並 なみ 無法 むほう 改變 かいへん 光子 こうし 通過 つうか 的 てき 狹 せま 縫 ぬい 是 ただし 左 ひだり 狹 せま 縫 ぬえ 還 かえ 是 ぜ 右 みぎ 狹 せま 縫 ぬえ ,他 た 只 ただ 能 のう 從 したがえ 實驗 じっけん 數 すう 據 よりどころ 得知 とくち 這結果 けっか 。類似 るいじ 地 ち ,雖然他 た 可 か 以選擇 せんたく 觀察 かんさつ 干涉 かんしょう 圖樣 ずよう ,他 た 並 なみ 無法 むほう 操 みさお 控 ひかえ 粒子 りゅうし 會 かい 衝擊 しょうげき 到 いた 探測 たんそく 屏 へい 的 てき 哪個位置 いち 。兩 りょう 種 たね 結果 けっか 都 と 是 ぜ 完全 かんぜん 隨 ずい 機 き 的 てき 。
尚 なお 未 み 特別 とくべつ 加 か 以處理 しょり 的 てき 光 ひかり 束 たば 是 ぜ 由 よし 很多光子 こうし 組成 そせい 的 てき ,為 ため 了 りょう 要 よう 進 しん 一步了解雙縫實驗的物理行為,物理 ぶつり 學者 がくしゃ 好奇 こうき 地 ち 問 とえ ,假設 かせつ 光子 こうし 是 ぜ 一 いち 個 こ 一 いち 個 こ 的 てき 通過 つうか 狹 せま 縫 ぬえ ,那 な 麼,會 かい 出現 しゅつげん 甚麼 いんも 物理 ぶつり 狀況 じょうきょう ?[ 6] 1909 年 ねん ,為 ため 了解 りょうかい 答 こたえ 這問題 もんだい ,傑 すぐる 弗 どる 里 さと ·泰 たい 勒爵士 設計 せっけい 並 なみ 且完成 かんせい 了 りょう 一個很精緻的雙縫實驗[ 7] 。這實驗 じっけん 將 はた 入射 にゅうしゃ 光 こう 束 たば 的 てき 強度 きょうど 大 だい 大 だい 降 くだ 低 てい ,在任 ざいにん 何 なん 時 じ 間 あいだ 間隔 かんかく 內,平均 へいきん 最多 さいた 只 ただ 有 ゆう 一 いち 個 こ 光子 こうし 被 ひ 發射 はっしゃ 出來 でき 。經過 けいか 很久時間 じかん ,累積 るいせき 許多 きょた 光子 こうし 於攝影 かげ 膠 にかわ 片 へん 後 ご ,他 た 發現 はつげん ,仍舊會 かい 出現 しゅつげん 類似 るいじ 的 てき 干涉 かんしょう 圖樣 ずよう 。很清楚 せいそ 地 ち ,這意味 あじ 著 ちょ ,雖然每次 まいじ 只 ただ 有 ゆう 一 いち 個 こ 光子 こうし 通過 つうか 狹 せま 縫 ぬえ ,這光子 こうし 可 か 以同時 じ 通過 つうか 兩 りょう 條 じょう 狹 せま 縫 ぬえ ,自己 じこ 與 あずか 自己 じこ 互相干涉 かんしょう ![ 註 1] 類似 るいじ 地 ち ,電子 でんし 、中子 なかご 、原子 げんし 、甚至分子 ぶんし ,都 と 可 か 以表現出 げんしゅつ 這種奇異 きい 的 てき 量子 りょうし 行為 こうい [ 2] :8-9 。
1961年 ねん ,蒂賓根 ね 大學 だいがく 的 てき 克 かつ 劳斯·约恩松 まつ (Claus Jönsson )創 そう 先 さき 地 ち 用 よう 雙 そう 縫 ぬい 實驗 じっけん 來 らい 檢 けん 試 ためし 電子 でんし 的 てき 物理 ぶつり 行為 こうい ,他 た 發現 はつげん 電子 でんし 也會發生 はっせい 干涉 かんしょう 現象 げんしょう [ 11] [ 12] 。1974年 ねん ,皮 かわ 尔·梅 うめ 利 とし (Pier Merli ) ,在 ざい 米 べい 蘭 らん 大學 だいがく 的 てき 物理 ぶつり 實驗 じっけん 室 しつ 裏 うら ,成功 せいこう 的 てき 將 はた 電子 でんし 一 いち 粒 つぶ 一 いち 粒 つぶ 的 てき 發射 はっしゃ 出來 でき 。在 ざい 探測 たんそく 屏 へい 上 じょう ,他 た 也明確 かく 地 ち 觀 かん 察到干涉 かんしょう 現象 げんしょう 。2002年 ねん 9月 がつ ,约恩松 まつ 的 てき 雙 そう 縫 ぬい 實驗 じっけん ,被 ひ 《Physics World》雜誌 ざっし 的 てき 讀者 どくしゃ ,選 せん 為 ため 最 さい 美麗 びれい 的 てき 物理 ぶつり 實驗 じっけん [ 13] 。
光 ひかり 波動 はどう 說 せつ 和光 わこう 微粒 びりゅう 說 せつ
编辑
雙 そう 縫 ぬい 繞 にょう 射 しゃ 圖樣 ずよう 。
以光 ひかり 波動 はどう 說 せつ 來 らい 解釋 かいしゃく 光 ひかり 的 てき 干涉 かんしょう ,光波 こうは 的 てき 兩個 りゃんこ 波 なみ 前 まえ 同時 どうじ 地 ち 從 したがえ 兩個 りゃんこ 狹 せま 縫 ぬい 以同心圓 どうしんえん 圖案 ずあん 傳播 でんぱ 出 で 去 ざ 。在 ざい 探測 たんそく 屏 へい 的 てき 任意 にんい 位置 いち ,兩個 りゃんこ 光波 こうは 的 てき 疊 たたみ 加 か ,決定 けってい 了 りょう 那 な 位置 いち 被 ひ 觀測 かんそく 到 いた 的 てき 強度 きょうど 。在 ざい 探測 たんそく 屏 へい 上 うえ 觀 かん 察到的 てき 明 あかり 亮 あきら 的 てき 條 じょう 紋 もん ,是 ぜ 由 よし 兩個 りゃんこ 光波 こうは 的 てき 相 しょう 長 ちょう 干涉 かんしょう 造成 ぞうせい 的 てき ,當 とう 一 いち 個 こ 波 なみ 峰 ほう 遇 ぐう 到 いた 另外一 いち 個 こ 波 なみ 峰 ほう 時 じ ,會 かい 產 さん 生 せい 相 しょう 長 ちょう 干涉 かんしょう 。暗 くら 淡 あわ 的 てき 條 じょう 紋 もん 是 ぜ 由 よし 光波 こうは 的 てき 相 しょう 消 しょう 干涉 かんしょう 造成 ぞうせい 的 てき ,當 とう 一個波峰遇到另外一個波 なみ 谷 だに 時 とき ,會 かい 產 さん 生 せい 相 しょう 消 しょう 干涉 かんしょう 。[ 14] :48-51
以光 ひかり 微粒 びりゅう 說 せつ 來 らい 解釋 かいしゃく ,光子 こうし 的 てき 量子 りょうし 行為 こうい 可 か 以用機 き 率 りつ 波 なみ 來 らい 描述,機 き 率 りつ 波 なみ 的 てき 兩個 りゃんこ 波 なみ 前 まえ 同時 どうじ 地 ち 從 したがえ 兩個 りゃんこ 狹 せま 縫 ぬい 以同心圓 どうしんえん 圖案 ずあん 傳播 でんぱ 出 で 去 ざ 。在 ざい 探測 たんそく 屏 へい 的 てき 任意 にんい 位置 いち ,兩個 りゃんこ 機 き 率 りつ 波 なみ 的 てき 疊 たたみ 加 か ,決定 けってい 了 りょう 光子 こうし 會 かい 移動 いどう 到 いた 那 な 位置 いち 的 てき 機 き 率 りつ 密度 みつど 。更 さら 詳細 しょうさい 地 ち 說 せつ ,兩個 りゃんこ 機 き 率 りつ 波 なみ 的 てき 機 き 率 りつ 幅 はば 相 あい 加 か 後 ご ,取 と 絕對 ぜったい 值平方 かた ,就是在 ざい 那 な 位置 いち 找到光子 こうし 的 てき 機 き 率 りつ 密度 みつど 。經過 けいか 累積 るいせき 許多 きょた 光子 こうし 後 ご ,可 か 以在探測 たんそく 屏 へい 觀 かん 察到一系列明亮條紋與暗淡條紋相間的圖樣。[ 14] :48-51
單獨 たんどく 粒子 りゅうし 的 てき 干涉 かんしょう 現象 げんしょう
编辑
外村 とのむら 彰 あきら (Akira Tonomura)團 だん 隊 たい 做電子 でんし 雙 そう 縫 ぬい 實驗 じっけん 得 え 到 いた 的 てき 干涉 かんしょう 圖樣 ずよう :每秒 まいびょう 約 やく 有 ゆう 1000個 こ 電子 でんし 抵達探測 たんそく 屏 へい ,電子 でんし 與 あずか 電子 でんし 之 の 間 あいだ 的 てき 距離 きょり 約 やく 為 ため 150km,兩個 りゃんこ 電子 でんし 同時 どうじ 存在 そんざい 於電子 でんし 發射 はっしゃ 器 き 與 あずか 探測 たんそく 屏 へい 之 の 間 あいだ 的 てき 概 がい 率 りつ 微 ほろ 乎其微 ほろ 。圖 ず 中 ちゅう 每 ごと 一亮點表示一個電子抵達探測屏,[ 註 2] 經過 けいか 一 いち 段 だん 時間 じかん ,電子 でんし 的 てき 累積 るいせき 顯示 けんじ 出 で 干涉 かんしょう 圖樣 ずよう 。[ 16]
隨 ずい 著 ちょ 科技 かぎ 的 てき 進步 しんぽ ,現在 げんざい 已 やめ 發展 はってん 出 で 能 のう 可 か 靠 もたれ 地 ち 發射 はっしゃ 單獨 たんどく 電子 でんし 的 てき 物理 ぶつり 儀 ぎ 器 き 。使用 しよう 這種單獨 たんどく 電子 でんし 發射 はっしゃ 器 き 來 らい 進行 しんこう 雙 そう 縫 ぬい 實驗 じっけん ,可 か 以使得 とく 在 ざい 任意 にんい 時間 じかん 最多 さいた 只 ただ 有 ゆう 一個電子存在於發射器與探測屏之間,因 いん 此,每 まい 一次最多只有一個電子通過雙狹縫,而不是 ぜ 一大群電子在很短時間間隔內擠著要通過雙狹縫。值得注意 ちゅうい 的 てき 是 ぜ ,如右圖 ず 所 しょ 示 しめせ ,探測 たんそく 屏 へい 累積 るいせき 很多次 じ 電子 でんし 衝擊 しょうげき 事件 じけん 之 これ 後 ご ,會 かい 顯示 けんじ 出 で 熟 じゅく 悉的干涉 かんしょう 圖樣 ずよう 。從 したがえ 這圖樣 さま 可 か 以推論 ろん ,單獨 たんどく 電子 でんし 似 に 乎可以同一時刻通過兩條狹縫,並 なみ 且自己 おのれ 與 あずか 自己 じこ 干涉 かんしょう [ 14] :110 [ 註 1] 。這解釋 かいしゃく 並 なみ 不 ふ 符合 ふごう 平常 へいじょう 觀 かん 察到的 てき 離散 りさん 物體 ぶったい 的 てき 物理 ぶつり 行為 こうい ,人 にん 們從未 み 親 おや 眼 め 目睹 もくと 老 ろう 虎 とら 在 ざい 同 どう 時刻 じこく 穿 ほじ 越 えつ 兩個 りゃんこ 並 なみ 排 はい 的 てき 火 ひ 圈 けん ,這並不 ふ 是 ぜ 很容易 ようい 從 したがえ 直覺 ちょっかく 就能夠讚同 どう 的 てき 結果 けっか 。可 か 是 ぜ ,從 したがえ 原子 げんし 到 いた 更 さら 複雜 ふくざつ 的 てき 分子 ぶんし ,包括 ほうかつ 巴 ともえ 基 はじめ 球 だま ,這些微 ほろ 觀 かん 粒子 りゅうし 都會 とかい 產 さん 生 せい 類似 るいじ 現象 げんしょう [ 17] [ 18] 。
不 ふ 論 ろん 是 ぜ 電子 でんし 、中子 なかご 或 ある 是 ぜ 任 にん 何 なん 其它量子 りょうし 尺寸 しゃくすん 的 てき 粒子 りゅうし ,在 ざい 雙 そう 縫 ぬい 實驗 じっけん 裏 うら ,粒子 りゅうし 抵達探測 たんそく 屏 へい 的 てき 位置 いち 的 てき 機 き 率 りつ 分 ぶん 佈具有 ぐゆう 高度 こうど 的 てき 決定 けってい 性 せい 。量子力學 りょうしりきがく 可 か 以精確 かく 地 ち 預 あずか 測 はか 粒子 りゅうし 抵達探測 たんそく 屏 へい 任意 にんい 位置 いち 的 てき 機 き 率 りつ 密度 みつど ,可 か 是 ぜ ,量子力學 りょうしりきがく 無法 むほう 預 あずか 測 はか 在 ざい 什麼 いんも 時刻 じこく 、在 ざい 探測 たんそく 屏 へい 的 てき 什麼 いんも 位置 いち ,會 かい 有 ゆう 一 いち 個 こ 粒子 りゅうし 抵達。這無可 か 爭議 そうぎ 的 てき 結果 けっか ,是 ぜ 經過 けいか 多 た 次 つぎ 重複 じゅうふく 的 てき 實驗 じっけん 而得到 いた 的 てき 。這結果 けっか 帶 たい 給 きゅう 科學 かがく 家 か 極大 きょくだい 的 てき 困惑 こんわく ,因 いん 為 ため 無法 むほう 預 あずか 測 はか 粒子 りゅうし 的 てき 抵達位置 いち ,這意味 あじ 著 ちょ 沒 ぼつ 有 ゆう 任 にん 何 なん 緣由 えんゆ 而發生 はっせい 的 てき 粒子 りゅうし 的 てき 抵達事件 じけん 。很多物理 ぶつり 學者 がくしゃ 非常 ひじょう 不 ふ 願意 がんい 接受 せつじゅ 的 てき 這個事實 じじつ 。[ 19] :204-213 。儘管量子力學 りょうしりきがく 可 か 以正確 かく 地 ち 預 あずか 測 はか 實驗 じっけん 結果 けっか ,但 ただし 量子力學 りょうしりきがく 不能 ふのう 解釋 かいしゃく 為 ため 何 なん 會 かい 發生 はっせい 這種現象 げんしょう ,為 ため 甚麼 いんも 粒子 りゅうし 似 に 乎可以同時 じ 通過 つうか 兩 りょう 條 じょう 狹 せま 縫 ぬい ?答 こたえ :﹝因 いん 為 ため 波 なみ 粒 つぶ 二 に 象 ぞう 性的 せいてき 解釋 かいしゃく ,電子 でんし 既 すんで 是 ぜ 粒子 りゅうし 也是波動 はどう ,電子 でんし 在 ざい 兩個 りゃんこ 狹 せま 縫 ぬい 會同 かいどう 時 じ 有機 ゆうき 率 りつ 存在 そんざい ﹞。阿 おもね 爾 しか 伯 はく 特 とく ·愛 あい 因 いん 斯坦認 みとめ 為 ため ,從 したがえ 這裡可 か 以推論 ろん 出 で 量子力學 りょうしりきがく 並 なみ 不 ふ 完備 かんび ,一個完備的理論必須對這些難題給出滿意解釋。尼 あま 爾 なんじ 斯·玻爾反駁 はんばく ,這正好 こう 顯示 けんじ 出 で 量子力學 りょうしりきがく 的 てき 優 ゆう 點 てん ,量子力學 りょうしりきがく 不 ふ 會 かい 用 よう 不 ふ 恰當的 てき 古典 こてん 概念 がいねん 來 らい 解釋 かいしゃく 這種量子 りょうし 現象 げんしょう ,如果必要 ひつよう ,量子力學 りょうしりきがく 可 か 以尋找與應用 おうよう 新 しん 的 てき 概念 がいねん 來 らい 解釋 かいしゃく 這些難題 なんだい [ 2] :18-21 。
試 ためし 想 そう 一 いち 個 こ 思想 しそう 實驗 じっけん ,假設 かせつ 裝置 そうち 探測 たんそく 器 き 來 らい 觀察 かんさつ 光子 こうし 到底 とうてい 是 これ 從 したがえ 那 な 一 いち 條 じょう 狹 せま 縫 ぬい 經過 けいか ,因 いん 此能夠獲得 かくとく 路 ろ 徑 みち 信 しん 息 いき (不 ふ 論 ろん 是 ぜ 否 ひ 真正 しんせい 讀取 よみと 這路徑 みち 信 しん 息 いき ),則 のり 干涉 かんしょう 圖樣 ずよう 會 かい 消失 しょうしつ [ 1] :38-60 。這種路 ろ 徑 みち 實驗 じっけん 演 えんじ 示 しめせ 出 で 粒子 りゅうし 性 せい 與 あずか 波動 はどう 性 せい 的 てき 互補原理 げんり ,光子 こうし 可 か 以表現出 げんしゅつ 粒子 りゅうし 性 せい ,也可以表現出 げんしゅつ 波動 はどう 性 せい ,但 ただし 不能 ふのう 同時 どうじ 表 ひょう 現出 げんしゅつ 粒子 りゅうし 性 せい 與 あずか 波動 はどう 性 せい [ 20] [ 21] 。雖然這思想 しそう 實驗 じっけん 對 たい 於量子力學 りょうしりきがく 的 てき 基礎 きそ 理論 りろん 極 ごく 為重 ためしげ 要 かなめ ,但 ただし 直 ちょく 到 いた 1970年代 ねんだい 也沒有 ゆう 出現 しゅつげん 任 にん 何 なん 可能 かのう 的 てき 技術 ぎじゅつ 體現 たいげん 這思想 しそう 實驗 じっけん 的 てき 提議 ていぎ 。實際 じっさい 而言,這類實驗 じっけん 也無法 ほう 簡單 かんたん 地 ち 設置 せっち ,因 いん 為 ため 舊式 きゅうしき 探測 たんそく 器 き 會 かい 將 はた 光子 こうし 吸收 きゅうしゅう [ 22] 。但 ただし 現今 げんこん ,已 やめ 完成 かんせい 多 た 個 こ 實驗 じっけん 展示 てんじ 關 せき 於互補 ほ 性的 せいてき 各各 おのおの 方面 ほうめん ,例 れい 如量子 りょうし 擦 こす 除 じょ 實驗 じっけん [ 23] 。
於1987年 ねん 完成 かんせい 的 てき 一個實驗發現了一個驚人的結果,假 かり 若 わか 只 ただ 獲得 かくとく 部分 ぶぶん 路 ろ 徑 みち 信 しん 息 いき ,則 のり 干涉 かんしょう 圖樣 ずよう 不 ふ 會 かい 完全 かんぜん 消失 しょうしつ 。這實驗 じっけん 顯示 けんじ ,假 かり 若 わか 測量 そくりょう 的 てき 動作 どうさ 不 ふ 過度 かど 攪擾粒子 りゅうし 的 てき 運動 うんどう ,則 のり 干涉 かんしょう 圖樣 ずよう 也只會 かい 對應 たいおう 地 ち 被 ひ 改變 かいへん [ 24] 。在 ざい 恩 おん 格 かく 勒-格 かく 林 りん 柏 かしわ 格 かく 對偶 たいぐう 關係 かんけい 式 しき ,有 ゆう 對 たい 於這方面 ほうめん 量子 りょうし 行為 こうい 的 てき 詳細 しょうさい 數學 すうがく 論述 ろんじゅつ 。
量子 りょうし 擦 こす 除 じょ 實驗 じっけん 與 あずか 延 のべ 遲 おそ 選擇 せんたく 實驗 じっけん 是 ぜ 雙 そう 縫 ぬい 實驗 じっけん 更 さら 為 ため 進 しん 階 かい 的 てき 變 へん 版 ばん ,能 のう 夠演示 しめせ 更 さら 多 た 量子力學 りょうしりきがく 的 てき 特色 とくしょく 。
量子 りょうし 擦 こす 除 じょ 實驗 じっけん 演 えんじ 示 しめせ ,藉著擦 こす 除 じょ 路 ろ 徑 みち 信 しん 息 いき ,可 か 以恢復 かいふく 波動 はどう 行為 こうい 所產 しょさん 生 せい 的 てき 干涉 かんしょう 圖樣 ずよう 。這實驗 じっけん 有 ゆう 三 さん 個 こ 步 ふ 驟:[ 25]
照射 しょうしゃ 粒子 りゅうし 束 たば 於刻有 ゆう 兩 りょう 條 じょう 狹 せま 縫 ぬい 的 てき 不透明 ふとうめい 板 ばん ,然 しか 後 こう 確認 かくにん 在 ざい 探測 たんそく 屏 へい 出現 しゅつげん 了 りょう 干涉 かんしょう 圖樣 ずよう 。
觀察 かんさつ 粒子 りゅうし 通過 つうか 的 てき 是 ぜ 哪條狹 せま 縫 ぬえ ,在 ざい 觀察 かんさつ 時 じ ,必須 ひっす 小心翼翼 しょうしんよくよく 地 ち 不 ふ 過度 かど 攪擾光子 こうし 的 てき 運動 うんどう [ 註 3] ,然 しか 後 ご ,證 あかし 實 じつ 顯示 けんじ 於探測 たんそく 屏 へい 的 てき 干涉 かんしょう 圖樣 ずよう 已 やめ 被 ひ 消 けし 毀。這步驟演示 しめせ 出 で ,干涉 かんしょう 圖樣 ずよう 是 ぜ 因 いん 為 ため 有 ゆう 可能 かのう 獲得 かくとく 路 ろ 徑 みち 信 しん 息 いき 而被消 しょう 毀。
通過 つうか 特別 とくべつ 程 ほど 序 じょ ,可 か 以將路 ろ 徑 みち 信 しん 息 いき 擦 こす 除 じょ ,但 ただし 也可重 じゅう 新得 しんとく 到 いた 干涉 かんしょう 圖樣 ずよう 。
延 のべ 遲 おそ 選擇 せんたく 實驗 じっけん 演 えんじ 示 しめせ ,在 ざい 粒子 りゅうし 抵達探測 たんそく 屏 へい 之 これ 後 ご ,可 か 以藉著 ちょ 擦 こす 除 じょ 或 ある 標記 ひょうき 路 ろ 徑 みち 信 しん 息 いき ,恢復 かいふく 或 ある 摧毀干涉 かんしょう 圖樣 ずよう 。這種時間 じかん 差 さ 距關係 かんけい ,理論 りろん 上 じょう 甚至可 か 以拉長 ちょう 至 いたり 非常 ひじょう 長久 ちょうきゅう 。假 かり 若 わか 標記 ひょうき 路 ろ 徑 みち 信 しん 息 いき ,則 のり 粒子 りゅうし 只 ただ 通過 つうか 了 りょう 一 いち 條 じょう 路 ろ 徑 みち ;假 かり 若 わか 擦 こす 除 じょ 路 ろ 徑 みち 信 しん 息 いき ,則 のり 粒子 りゅうし 同時 どうじ 通過 つうか 了 りょう 兩 りょう 條 じょう 路 ろ 徑 みち 。這意味 あじ 著 ちょ ,觀察 かんさつ 者 しゃ 現在 げんざい 的 てき 行為 こうい 可 か 以決定 けってい 過去 かこ 發生 はっせい 的 てき 事 こと ,而這一結論是與傳統實在觀相違背的。[ 25]
1967年 ねん ,傅 でん 立 たて 誥(R. Pfleegor)與 あずか 曼德爾 なんじ (L. Mandel)完成 かんせい 實驗 じっけん 演 えんじ 示 しめせ ,使用 しよう 兩個 りゃんこ 激 げき 光源 こうげん ,可 か 以產生 せい 「雙 そう 源 げん 干涉 かんしょう 」,假 かり 若 わか 探測 たんそく 器 き 獲得 かくとく 光子 こうし 是 ぜ 從 したがえ 哪個激 げき 光 こう 器 き 發射 はっしゃ 出來 でき 的 てき 路 ろ 徑 みち 信 しん 息 いき ,則 のり 在 ざい 探測 たんそく 屏 へい 不 ふ 會 かい 顯示 けんじ 出 で 干涉 かんしょう 圖樣 ずよう ;假 かり 若 わか 不 ふ 存在 そんざい 路 ろ 徑 みち 信 しん 息 いき ,則 のり 在 ざい 探測 たんそく 屏 へい 會 かい 顯示 けんじ 出 で 干涉 かんしょう 圖樣 ずよう 。這意味 あじ 著 ちょ 當 とう 探測 たんそく 屏 へい 顯示 けんじ 出 で 干涉 かんしょう 圖樣 ずよう 時 じ ,無法 むほう 得知 とくち 光子 こうし 的 てき 發射 はっしゃ 源 げん 是 ぜ 哪個激 げき 光 こう 器 き [ 2] :50-52 [ 26] 。
1972年 ねん ,理 り 查德·西利 にしり 托 たく 與 あずか 凱瑟琳·威 い 克 かつ 斯 (Catherine Wykes)將 はた 雙 そう 縫 ぬい 實驗 じっけん 做修改 あらため ,在任 ざいにん 何 なん 時 じ 間 あいだ ,只 ただ 有 ゆう 一 いち 條 じょう 狹 せま 縫 ぬい 是 ただし 開放 かいほう 的 てき ,另外一條狹縫是關閉的。參 まいり 予 よ 干涉 かんしょう 作用 さよう 的 てき 光子 こうし 的 てき 平均 へいきん 密度 みつど 超 ちょう 小 しょう 於 1 ,在任 ざいにん 何 なん 時 じ 間 あいだ ,光子 こうし 只 ただ 能 のう 經過 けいか 兩 りょう 條 じょう 狹 せま 縫 ぬい 中 ちゅう 的 てき 一 いち 條 じょう 狹 せま 縫 ぬい 。雖然如此,假 かり 若 わか 路 ろ 徑 みち 程 ほど 差 さ 允許 いんきょ 抵達探測 たんそく 屏 へい 的 てき 光子 こうし 可 か 以來 いらい 自任 じにん 意 い 一 いち 條 じょう 狹 せま 縫 ぬえ ,干涉 かんしょう 圖樣 ずよう 仍舊能 のう 被 ひ 觀察 かんさつ 到 いた .[ 27] 。
近 きん 幾 いく 年來 ねんらい 的 てき 科學 かがく 研究 けんきゅう ,更進 こうしん 一 いち 步 ほ 地 ち 發現 はつげん 了 りょう ,干涉 かんしょう 現象 げんしょう 並 なみ 不 ふ 只 ただ 限 げん 制 せい 於像質 しつ 子 こ 、中子 なかご 、電子 でんし 等 とう 等 とう 基本 きほん 粒子 りゅうし 。用 もちい 雙 そう 縫 ぬい 實驗 じっけん 檢 けん 試 ためし 大分 おおいた 子 こ 構造 こうぞう ,像 ぞう 富 とみ 勒烯 (
C
60
{\displaystyle C_{60}}
) ,也能夠產生 せい 類似 るいじ 的 てき 干涉 かんしょう 圖樣 ずよう [ 28] 。
2012年 ねん ,內布拉 ひしげ 斯加大學 だいがく 林 りん 肯分校 こう 的 てき 物理 ぶつり 系 けい 研究 けんきゅう 團 だん 隊 たい 實現 じつげん 了 りょう 理 り 查·費 ひ 曼所 ところ 描述的 てき 雙 そう 縫 ぬい 思想 しそう 實驗 じっけん 。[ 註 4] 該實驗 じっけん 使用 しよう 最新 さいしん 儀 ぎ 器 き ,可 か 以隨意 ずいい 控 ひかえ 制 せい 每 ごと 一條真正狹縫的關閉與開放。該實驗 じっけん 檢 けん 試 ためし 電子 でんし 在 ざい 以下 いか 三 さん 種 しゅ 狀況 じょうきょう 所 しょ 出現 しゅつげん 的 てき 物理 ぶつり 行為 こうい :第 だい 一條狹縫開放與第二條狹縫關閉、第 だい 一條狹縫關閉與第二條狹縫開放、兩 りょう 條 じょう 狹 せま 縫 ぬい 都 みやこ 開放 かいほう 。實驗 じっけん 結果 けっか 符合 ふごう 量子力學 りょうしりきがく 的 てき 量子 りょうし 疊 たたみ 加 か 原理 げんり ,演 えんじ 示 しめせ 出 で 電子 でんし 的 てき 波動 はどう 性 せい 。該實驗 じっけん 還 かえ 實際 じっさい 探測 たんそく 到 いた 電子 でんし 一個一個的抵達探測屏,演 えんじ 示 しめせ 出 で 電子 でんし 的 てき 粒子 りゅうし 性 せい [ 29] [ 註 2] 。
古典 こてん 波動 はどう 光學 こうがく 表 ひょう 述 じゅつ
编辑
量子 りょうし 物理 ぶつり 中 ちゅう 对實驗 じっけん 的 てき 詮 かい 釋 しゃく
编辑
哥本哈根詮 かい 釋 しゃく 為 ため 許多 きょた 先驅 せんく 量子力學 りょうしりきがく 學者 がくしゃ 的 てき 共 きょう 識。哥本哈根詮 かい 釋 しゃく 明確 めいかく 地 ち 闡明 せんめい ,數學 すうがく 公式 こうしき 和 わ 精確 せいかく 實驗 じっけん 給 きゅう 出 で 很多關 せき 於原子 げんし 尺寸 しゃくすん 的 てき 知識 ちしき ,任 にん 何 なん 大膽 だいたん 假設 かせつ 都 と 不 ふ 應 おう 該超越 ちょうえつ 這些知識 ちしき 範圍 はんい 。機 き 率 りつ 波 なみ 是 ぜ 一種能夠預測某些實驗結果的數學構造。它的數學 すうがく 形式 けいしき 類似 るいじ 物理 ぶつり 波動 はどう 的 てき 描述。機 き 率 りつ 波 なみ 的 てき 機 き 率 りつ 幅 はば ,取 と 其絶對 ぜったい 值平方 かた ,則 のり 可 か 得 え 到 いた 可 か 觀測 かんそく 的 てき 微 ほろ 觀 かん 物理 ぶつり 現象 げんしょう 發生 はっせい 的 てき 機 き 率 りつ 。應用 おうよう 機 き 率 りつ 波 なみ 的 てき 概念 がいねん 於雙縫 ぬい 實驗 じっけん ,物理 ぶつり 學 がく 家 か 可 か 以計算出 さんしゅつ 微 ほろ 觀 かん 物體 ぶったい 抵達探測 たんそく 屏 へい 任意 にんい 位置 いち 的 てき 機 き 率 りつ 。[ 32] :5-6
除 じょ 了 りょう 光子 こうし 的 てき 發射 はっしゃ 時間 じかん 與 あずか 抵達探測 たんそく 屏 へい 時間 じかん 以外 いがい ,在 ざい 這兩個 りゃんこ 時間 じかん 之 の 間 あいだ 任 にん 何 なん 其它時間 じかん ,光子 こうし 的 てき 位置 いち 都 と 無 む 法被 はっぴ 確定 かくてい ;為 ため 了 りょう 要 よう 確定 かくてい 光子 こうし 的 てき 位置 いち ,必須 ひっす 以某種 しゅ 方式 ほうしき 探測 たんそく 它;可 か 是 ぜ ,一旦探測到光子的位置,光子 こうし 的 てき 量子 りょうし 態 たい 也會被 ひ 改變 かいへん ,干涉 かんしょう 圖樣 ずよう 也因此會被 ひ 影響 えいきょう ;所以 ゆえん ,在 ざい 發射 はっしゃ 時間 じかん 與 あずか 抵達探測 たんそく 屏 へい 時間 じかん 之 の 間 あいだ ,光子 こうし 的 てき 位置 いち 完全 かんぜん 不能 ふのう 被 ひ 確定 かくてい 。[ 33] :195-196 [ 34] :3-4
一 いち 個 こ 光子 こうし ,從 したがえ 被 ひ 太陽 たいよう 發射 はっしゃ 出來 でき 的 てき 時間 じかん ,到 いた 抵達觀察 かんさつ 者 しゃ 的 てき 視 し 網膜 もうまく ,引起視 し 網膜 もうまく 的 てき 反應 はんのう 的 てき 時間 じかん ,在 ざい 這兩個 りゃんこ 時間 じかん 之 の 間 あいだ ,觀察 かんさつ 者 しゃ 完全 かんぜん 不知 ふち 道 どう ,發生 はっせい 了 りょう 什麼 いんも 關 せき 於光子 こうし 的 てき 事 こと 。或 ある 許 もと 這論點 てん 並 なみ 不 ふ 會 かい 很令人 じん 驚 おどろき 訝 いぶか ;可 か 是 ぜ ,從 したがえ 雙 そう 縫 ぬい 實驗 じっけん 可 か 以推論 ろん 出 で 一個很值得注意的結果;假 かり 若 わか ,用 よう 探測 たんそく 器 き 來 らい 探測 たんそく 光子 こうし 會 かい 經過 けいか 兩 りょう 條 じょう 狹 せま 縫 ぬい 中 ちゅう 的 てき 那 な 一 いち 條 じょう 狹 せま 縫 ぬえ ,則 のり 原本 げんぽん 的 てき 干涉 かんしょう 圖樣 ずよう 會 かい 消失 しょうしつ 不 ふ 見 み ;假 かり 若 わか 又 また 將 はた 這探測 たんそく 器 き 所 しょ 測 はか 得 とく 路 ろ 徑 みち 信 しん 息 いき 摧毀,則 のり 干涉 かんしょう 圖樣 ずよう 又 また 會 かい 重 おも 現 げん 於探測 たんそく 屏 へい (更 さら 詳 しょう 盡 つき 內容,請參閱條目 め 量子 りょうし 擦 こす 除 じょ 實驗 じっけん ),這引人 じん 思 おもえ 維的現象 げんしょう 將 はた 雙 そう 縫 ぬい 實驗 じっけん 的 てき 程 ほど 序 じょ 與 あずか 結果 けっか 奧 おく 妙 みょう 地 ち 連結 れんけつ 在 ざい 一 いち 起 おこり 。[ 33] :195-196
路 みち 徑 みち 積分 せきぶん 表 ひょう 述 じゅつ 是 これ 理 り 查·費 ひ 曼提出 ていしゅつ 的 てき 一 いち 個 こ 理論 りろん (費 ひ 曼強調 きょうちょう 這個表 ひょう 述 じゅつ 只 ただ 是 ぜ 一 いち 種 しゅ 數學 すうがく 描述,而並不 ふ 是 ぜ 嘗試描述某 ぼう 些無法 ほう 觀 かん 察到的 てき 真實 しんじつ 程 ほど 序 じょ )。路 みち 徑 みち 積分 せきぶん 表 ひょう 述 じゅつ 不 ふ 採用 さいよう 粒子 りゅうし 的 てき 單獨 たんどく 唯 ただ 一運動軌道這種古典概念,取 と 而代之 これ 的 てき 是 ぜ 所有 しょゆう 可能 かのう 軌道 きどう 的 てき 總和 そうわ 。使用 しよう 泛函積分 せきぶん ,可 か 以計算出 さんしゅつ 所有 しょゆう 可能 かのう 軌道 きどう 的 てき 總和 そうわ 。[ 35] :116-129
路 みち 徑 みち 積分 せきぶん 表 ひょう 述 じゅつ 闡明 せんめい ,假設 かせつ 一個光子要從發射點a移動 いどう 至 いたり 探測 たんそく 屏 へい 的 てき 位置 いち 點 てん d,它會試 ためし 著 ちょ 選擇 せんたく 經過 けいか 所有 しょゆう 的 てき 可能 かのう 路 ろ 徑 みち ,包括 ほうかつ 選擇 せんたく 同時 どうじ 經過 けいか 兩 りょう 條 じょう 狹 せま 縫 ぬい 的 てき 路 ろ 徑 みち ;可 か 是 ぜ ,假 かり 若 わか 用 よう 探測 たんそく 器 き ,來 らい 觀察 かんさつ 光子 こうし 會 かい 經過 けいか 兩 りょう 條 じょう 狹 せま 縫 ぬい 中 ちゅう 的 てき 那 な 一 いち 條 じょう 狹 せま 縫 ぬえ ,整 せい 個 こ 實驗 じっけん 設置 せっち 立 りつ 刻 こく 有 ゆう 所 しょ 改變 かいへん ;假設 かせつ 探測 たんそく 器 き 的 てき 位置 いち 為 ため 點 てん e,而探測 たんそく 器 き 觀 かん 察到光子 こうし ,則 のり 新 しん 的 てき 路 ろ 徑 みち 是 ぜ 從 したがえ 點 てん e到 いた 點 てん d;這樣,在 ざい 點 てん e與 あずか 點 てん d之 の 間 あいだ ,只 ただ 有 ゆう 空 そら 曠的空間 くうかん ,並 なみ 沒 ぼつ 有 ゆう 兩 りょう 條 じょう 狹 せま 縫 ぬえ ,所以 ゆえん 不 ふ 會 かい 出現 しゅつげん 干涉 かんしょう 圖樣 ずよう 。[ 25] [ 36] :77-82
^ 1.0 1.1 物理 ぶつり 大師 だいし 保 ほ 羅 ら ·狄拉克 かつ 主張 しゅちょう ,每 まい 一個光子只與自己相互干涉。不同 ふどう 的 てき 光子 こうし 絕對 ぜったい 不 ふ 會 かい 相互 そうご 干涉 かんしょう 。[ 8] :9 但 ただし 是 ぜ 後來 こうらい ,物理 ぶつり 學者 がくしゃ 做實驗 じっけん 發現 はつげん ,幾 いく 個 こ 光子 こうし 也會彼此 ひし 相互 そうご 干涉 かんしょう 。[ 9] :14-17 [ 10]
^ 2.0 2.1 雖然每 ごと 一點表示一個電子抵達探測屏,這事實 じじつ 並 なみ 不能 ふのう 表 ひょう 現出 げんしゅつ 電子 でんし 的 てき 粒子 りゅうし 性 せい ,因 いん 為 ため 探測 たんそく 器 き 是 ぜ 由 よし 離散 りさん 原子 げんし 組成 そせい 的 てき ,這可以詮釋 しゃく 為 ため 電子 でんし 波 は 與 あずか 離散 りさん 原子 げんし 彼此 ひし 之 の 間 あいだ 的 てき 相互 そうご 作用 さよう ,這是探測 たんそく 器 き 的 てき 特性 とくせい ,但 ただし 是 ぜ 探測 たんそく 這動作 どうさ 造成 ぞうせい 電子 でんし 波 は 的 てき 塌縮。[ 15] :sec iv
^ 根據 こんきょ 海 うみ 森 もり 堡不確定 かくてい 性 せい 原理 げんり ,對 たい 某 ぼう 粒子 りゅうし 進行 しんこう 測量 そくりょう ,必定 ひつじょう 會 かい 攪擾到這粒子 こ 。
^ 外村 とのむら 彰 あきら 團 だん 隊 たい 完成 かんせい 的 てき 電子 でんし 雙 そう 縫 ぬい 實驗 じっけん 所 しょ 使用 しよう 的 てき 是 ぜ 雙 そう 稜 りょう 鏡 きょう 干涉 かんしょう (biprism interference)機 き 制 せい ,在 ざい 兩 りょう 塊 かたまり 相互 そうご 平行 へいこう 的 てき 接地 せっち 金屬 きんぞく 板 ばん 之 の 間 あいだ ,置 おけ 入 にゅう 一條帶正價的細金屬絲,將 はた 電子 でんし 束 たば 照射 しょうしゃ 於這設置 せっち 後 ご ,在 ざい 螢光 けいこう 屏 へい 收集 しゅうしゅう 抵達電子 でんし 的 てき 相關 そうかん 數 すう 據 よりどころ 。[ 16]
^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 費 ひ 曼, 理 り 查; 雷 かみなり 頓 とみ , 羅 ら 伯 はく ; 山 やま 德 とく 士 し , 馬 うま 修 おさむ . 費 ひ 曼物理學 りがく 講義 こうぎ III (1) 量子 りょうし 行為 こうい . 台灣 たいわん : 天下 てんか 文化 ぶんか 書 しょ . 2006. ISBN 986-417-672-2 .
^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 George Greenstein; Arthur Zajonc. The Quantum Challenge: Modern Research on the Foundations of Quantum Mechanics. Jones & Bartlett Learning. 2006. ISBN 978-0-7637-2470-2 .
^ Eibenberger, Sandra; et al. Matter-wave interference with particles selected from a molecular library with masses exceeding 10000 amu . Physical Chemistry Chemical Physics. 2013, 15 : pp. 14696–14700 [2014-01-01 ] . doi:10.1039/C3CP51500A . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 于2021-05-07).
^ 愛 あい 因 いん 斯坦, 阿 おもね 爾 しか 伯 はく 特 とく . Essays in Science. New York: Philosophical Library. 1934: pp. 100.
^ Brukner C, Zeilinger A. Young's experiment and the finiteness of information. Philosophical Transactions of the Royal Society. 2002, 360 : 1061–1069.
^ 6.0 6.1 德 とく 布 ぬの 罗意 . The revolution in physics; a non-mathematical survey of quanta. Translated by Ralph W. Niemeyer. New York: Noonday Press. 1953: pp. 47, 117, 178–186.
^ Sir Geoffrey Ingram Taylor, "Interference Fringes with Feeble Light", Proc. Cam. Phil. Soc. 15, 114 (1909)。
^ Paul Adrien Maurice Dirac. The Principles of Quantum Mechanics. Oxford University Press. 1 January 1981. ISBN 978-0-19-852011-5 .
^ Kurt Gottfried; Tung-Mow Yan. Quantum Mechanics: Fundamentals. Springer. 19 June 2003. ISBN 978-0-387-95576-6 .
^ Kurt, Gottfried. Two-particle interference (PDF) . American Journal of Physics. Feb 2000, 68 (2): 143–147 [2014-03-08 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 (PDF) 于2014-03-08).
^ Jönsson C, Zeitschrift für Physik, 161:454
^ Jönsson C (1974). Electron diffraction at multiple slits. American Journal of Physics, 4:4-11
^ "The most beautiful experiment" (页面存 そん 档备份 ,存 そん 于互联网档案 あん 馆 ). Physics World 2002
^ 14.0 14.1 14.2 Greene, Brian. The Elegant Universe: Superstrings, Hidden Dimensions, and the Quest for the Ultimate Theory. New York: W. W. Norton. 1999. ISBN 0393046885 .
^ Hobson, Art. There are no particles, there are only fields . American Journal of Physics. 2013, 81 (211) [2014-09-25 ] . doi:10.1119/1.4789885 . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 于2015-02-10).
^ 16.0 16.1 Tonomura, Akira; et al. Demonstration of single‐electron buildup of an interference pattern (PDF) . American Journal of Physics. 1988, 57 (2): 117–120. doi:10.1119/1.16104 . (原始 げんし 内容 ないよう (PDF) 存 そん 档于2014-01-16).
^ Olaf Nairz, Björn Brezger, Markus Arndt, and Anton Zeilinger, Abstract, "Diffraction of Complex Molecules by Structures Made of Light (页面存 そん 档备份 ,存 そん 于互联网档案 あん 馆 )," Phys. Rev. Lett. 87, 160401 (2001)
^ Nairz O, Arndt M, and Zeilinger A. Quantum interference experiments with large molecules 互联网档案 あん 馆 的 てき 存 そん 檔 ,存 そん 档日期 き 2012-03-24.. American Journal of Physics, 2003; 71:319–325. doi :10.1119/1.1531580
^ Greene, Brian. The Fabric of the Cosmos: Space, Time, and the Texture of Reality . Knopf. 2004. ISBN 0375412883 .
^ Cassidy, David. Quantum Mechanics 1925-1927: Triumph of the Copenhagen Interpretation . Werner Heisenberg. American Institute of Physics. 2008 [2009-04-14 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 于2016-01-14).
^ Boscá Díaz-Pintado, María C. Updating the wave-particle duality . 15th UK and European Meeting on the Foundations of Physics. Leeds, UK. 29–31 March 2007 [2009-04-14 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 于2010-07-01).
^ Bartell, L. S. Complementarity in the double-slit experiment: On simple realizable systems for observing intermediate particle-wave behavior . Physical Review D. 1980, 21 (6): 1698–1699. doi:10.1103/physrevd.21.1698 .
^ Zeilinger, Anton. Experiment and the foundations of quantum physics . Reviews of Modern Physics. 1999, 71 (2): S288–S297 [2018-03-03 ] . doi:10.1103/revmodphys.71.s288 . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 于2021-02-18).
^ P. Mittelstaedt, A. Prieur and R. Schieder, Unsharp particle-wave duality in a photon split-beam experiment , Foundations of Physics 17 , 891-903 (1987)
^ 25.0 25.1 25.2 Walborn, S . P.; et al. . Double-Slit Quantum Eraser . Phys. Rev. A. 2002, 65 (3): 033818 [2014-01-15 ] . doi:10.1103/PhysRevA.65.033818 . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 于2013-11-27).
^ Pfleegor, R. L. and Mandel, L. Interference of Independent Photon Beams. Physical Review. July 1967, 159 (5): 1084–1088. Bibcode:1967PhRv..159.1084P . doi:10.1103/PhysRev.159.1084 .
^ Sillitto, R.M. and Wykes, Catherine. An interference experiment with light beams modulated in anti-phase by an electro-optic shutter . Physics Letters A. 1972, 39 (4): 333–334 [2014-01-15 ] . Bibcode:1972PhLA...39..333S . doi:10.1016/0375-9601(72)91015-8 . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 于2014-08-14).
^ Nairz O., Arndt M., and Zeilenger A., Quantum interference experiments with large molecules. American Journal of Physics, 2003; 71:319-325.
^ Bach, Roger; et al. Controlled double-slit electron diffraction . New Journal of Physics. March 2013, 15 (3): 033018 [2014-01-15 ] . doi:10.1088/1367-2630/15/3/033018 . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 于2021-05-07).
^ 30.0 30.1 30.2 赵建林 りん . 光学 こうがく . 北京 ぺきん : 高等 こうとう 教育 きょういく 出版 しゅっぱん 社 しゃ . 2006. ISBN 7-04-019268-3 (中 ちゅう 文 ぶん (简体)) .
^ Halliday, David; Resnick, Robert; Walker, Jearl. Fundamentals of Physics . USA: John Wiley & Sons, Inc。. 2005: pp. 1002–1004.
^ Laloe, Franck, Do We Really Understand Quantum Mechanics, Cambridge University Press, 2012, ISBN 978-1-107-02501-1
^ 33.0 33.1 John R. Violette. The Extra-Dimensional Universe: Where the Paranormal Becomes the Normal. Hampton Roads Publishing. 12 May 2005. ISBN 978-1-61283-273-9 .
^ Griffiths, David J., Introduction to Quantum Mechanics (2nd ed.), Prentice Hall, 2004, ISBN 0-13-111892-7
^ Sakukrai, J. J.; Napolitano, Jim, Modern Quantum Mechanics 2nd, Addison-Wesley, 2010, ISBN 978-0805382914
^ Richard Phillips Feynman. Q E D . Penguin. 1990. ISBN 978-0-14-012505-4 .