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雙縫實驗 - 维基百科,自由的百科全书

そうぬい實驗じっけん

量子力学りょうしりきがく实验
重定しげさだこうそう缝实验

ざい量子力學りょうしりきがくうらそうせまぬい實驗じっけんあるしょうそうぬい實驗じっけん英語えいごDouble-slit experimentいちしゅ展示てんじ光子こうしある電子でんしひとしほろかん物體ぶったいてき波動はどうせいあずか粒子りゅうし性的せいてき實驗じっけんそうぬい實驗じっけんいちしゅそうみち實驗じっけん」。ざいそうみち實驗じっけんうらほろかん物體ぶったい以同通過つうかりょうじょうみちある通過つうか其中任意にんいいちじょうみちしたがえはつ始點してん抵達最終さいしゅうてん。這兩じょうみちてきほど促使描述ほろかん物體ぶったい物理ぶつり行為こういてき量子りょうしたい發生はっせいあいうつりいん此產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實驗じっけん

そうせまぬいしげるぞうしめせ意圖いと
綠色みどりいろかみなり射光しゃこう通過つうか分別ふんべつひろし0.4毫米,そう距0.1毫米てきせまぬい形成けいせいてき干涉かんしょう圖形ずけい

そうぬい實驗じっけんてき基本きほん設置せっち簡單かんたん,如图しょしめせしょうぞうげきこう一類いちるいてきあいひかりたば照射しょうしゃいた一塊刻有兩條狹縫的不透明板,通過つうかせまぬいてきひかりたばかい抵達あきらしょうにかわへんあるぼうしゅ探測たんそくへいしたがえ記錄きろく於照しょうにかわへんあるぼうしゅ探測たんそくへいてき照度しょうどかずよりどころ分析ぶんせきこうてき物理ぶつり性質せいしつひかりてき波動はどうせい使とく通過つうかりょうじょうせまぬいてきひかりたば互相干涉かんしょう形成けいせいりょう顯示けんじ探測たんそくへいてきあかりあきらじょうもんくらあわじょうもんしょうあいだてき圖樣ずようあきらあきらじょうもんしょうちょう干涉かんしょう區域くいきくらあわじょうもんしょうしょう干涉かんしょう區域くいき,這就そうぬい實驗じっけん著名ちょめいてき干涉かんしょう圖樣ずよう[1]:38-60

ざい古典こてん力學りきがくうらそうぬい實驗じっけんまたしょうため楊氏そうぬい實驗じっけん」,ある「楊氏實驗じっけん」、「楊氏そうせまぬい干涉かんしょう實驗じっけん」,專門せんもんえんじしめせ光波こうはてき干涉かんしょう行為こういいん物理ぶつり學者がくしゃたく斯·楊命名めいめいかりわかひかりたば粒子りゅうしてき形式けいしきしたがえ光源こうげん移動いどういたり探測たんそくへい,抵達探測たんそくへい任意にんい位置いちてき粒子りゅうしすうもくおう該等於之ぜん通過つうかひだりせまぬいてき粒子りゅうし數量すうりょうあずかこれぜん通過つうかみぎせまぬいてき粒子りゅうし數量すうりょうてき總和そうわ根據こんきょていいきせい原理げんり(principle of locality),せき閉左せまぬいおう影響えいきょう粒子りゅうし通過つうかみぎせまぬいてき行為こういたんまたしか[2]:7いん此,ざい探測たんそくへいてき任意にんい位置いちりょうじょうせまぬいみやこせき閉的照度しょうどおう該等於只せき閉左せまぬいてき照度しょうどあずかただせき閉右せまぬいてき照度しょうどてき總和そうわただしとうりょうじょうせまぬいみやこせき閉時,結果けっかなみ這樣,探測たんそくへいてきぼう區域くいきかい比較ひかくあかりあきらぼう區域くいきかい比較ひかくくらあわ,這種圖樣ずようただのうようひかり波動はどうせつまとしょうちょう干涉かんしょうしょうしょう干涉かんしょうらい解釋かいしゃく,而不ようひかり微粒びりゅうせつてき簡單かんたん數量すうりょうしょう加法かほう[1]:38-60

そうぬい實驗じっけん也可以用らいけんためしぞう中子なかご原子げんしひとしほろかん物體ぶったいてき物理ぶつり行為こうい,雖然使用しようてき不同ふどうただし仍舊會得えとくいた類似るいじてき結果けっかまい一個單獨微觀物體都離散地撞擊到探測屏,撞擊位置いち法被はっぴあずかはかえんじしめせせい過程かていてきりつせい累積るいせき很多撞擊事件じけん總體そうたいまた顯示けんじ干涉かんしょう圖樣ずようえんじしめせほろかん物體ぶったいてき波動はどうせい[1]:38-60[2]:8-9

2013ねんいちけんためし分子ぶんし物理ぶつり行為こういてきそうぬい實驗じっけん成功せいこうえんじしめせ含有がんゆう810原子げんし質量しつりょうやくため10,000amuてき分子ぶんし具有ぐゆう波動はどうせい[3]

查德·ざい著作ちょさく曼物理學りがく講義こうぎうら表示ひょうじそうぬい實驗じっけんしょ展示てんじ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なん古典こてん方式ほうしきらい解釋かいしゃく,它包含ほうがんりょう量子力學りょうしりきがくてき核心かくしん思想しそう事實じじつじょう,它包含ほうがんりょう量子力學りょうしりきがく唯一ゆいいつてき奧秘おうひ[1]:39透過とうかそうぬい實驗じっけん以觀察到量子りょうし世界せかいてき奧秘おうひ

がいじゅつ

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たんせまぬえあずかそうせまぬい干涉かんしょう實驗じっけんりょうたね實驗じっけん使用しよう同樣どうようてきそうぬい不透明ふとうめいばんせまぬえあずかせまぬいあいだ距離きょりため0.7mm)。ざい做單ぬい實驗じっけんただゆういちじょうせまぬいただし開放かいほうてきたんぬい衍射圖樣ずよううえゆう一個主光帶和兩旁較暗淡的邊光帶,也可以在そうぬいてき干涉かんしょう圖樣ずよういたただしそうぬい衍射圖樣ずようした顯示けんじりょうばいてきひかり強度きょうど,而且還出現しゅつげんりょう許多きょたしょう干涉かんしょうじょうもん
 
英國えいこく物理ぶつり學者がくしゃたく斯·楊

かりわかひかりたばよし古典こてん粒子りゅうし組成そせいはたひかりたば照射しょうしゃいちじょうせまぬえ通過つうかせまぬい衝擊しょうげき探測たんそくへいのりざいさがせへいおう該會かん察到對應たいおう於狹ぬい尺寸しゃくすんあずか形狀けいじょうてき圖樣ずよう實際じっさい進行しんこう這單ぬい實驗じっけん探測たんそくへいかい顯示けんじ衍射圖樣ずようひかりたばかい展開てんかいせまぬいえつ狹窄きょうさくのり展開てんかい角度かくどえつだい。如右しょしめせざい探測たんそくへいかい顯示けんじざい中央ちゅうおう區域くいきゆう一塊比較明亮的光帶,つくり襯托ちょりょうかたまり比較ひかくくらあわてきひかりたい[1]:38-60

類似るいじかりわかひかりたばよし古典こてん粒子りゅうし組成そせいはたひかりたば照射しょうしゃ於兩じょう相互そうご平行へいこうてきせまぬえのりざいさがせへいおう該會かん察到兩個りゃんこたんぬい圖樣ずようてき總和そうわただし實際じっさいなみ這樣,如右しょしめせざいさがせへい顯示けんじ一系列明亮條紋與暗淡條紋相間的圖樣。 19世紀せいきはつたく斯·楊發表はっぴょうりょういちへん論文ろんぶん,《物理ぶつり光學こうがくてき相關そうかん實驗じっけん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よし於亮ぶん佈可以用てきしょうちょう干涉かんしょうあずかあいしょう干涉かんしょう這兩しゅ干涉かんしょうせいらい解釋かいしゃく意味いみちょこういちしゅ振動しんどう,這促使こう波動はどうせつこう接受せつじゅ,也導致17、18世紀せいきてき主流しゅりゅう理論りろんひかり微粒びりゅうせつやや式微しきびただし後來こうらい20世紀せいきはつたいひかりでんこうおうてき理論りろん突破とっぱえんじしめせざい不同ふどう狀況じょうきょうひかりてき物理ぶつり行為こうい解釋かいしゃくためこう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てき發現はつげん使つかい得物えもの理學りがく必須ひっすそう辦法超越ちょうえつ古典こてん力學りきがくさら仔細しさいはたひかり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]

使用しようそうぬい實驗じっけんあずか各種かくしゅ不同ふどう衍生てきへんばんらいけんためし單獨たんどく粒子りゅうしてき物理ぶつり行為こうい,這方ほうやめなりため經典きょうてんてき思想しそう實驗じっけんいんため它能夠清楚せいそさがせ量子力學りょうしりきがくてき核心かくしんなぞだい,它演しめせたい實驗じっけん結果けっかてき理論りろんあずかはか能力のうりょくしょ不可避ふかひめんてき基礎きそ極限きょくげん[1]:38-60

れい如,ややほろ改變かいへんそうぬい實驗じっけんてき設計せっけいざいせまぬいめん裝置そうち探測たんそく專門せんもん探測たんそく光子こうし通過つうかてきいちじょうせまぬえのり干涉かんしょう圖樣ずようかい完全かんぜん消失しょうしつさいのうかん察到干涉かんしょう圖樣ずようがえだい顯示けんじてき兩個りゃんこたんぬい圖樣ずようてき簡單かんたん總和そうわ。這種はん直覺ちょっかく而又容易よういせいなりてき結果けっか使つかいとく物理ぶつり學者がくしゃかんいた非常ひじょう困惑こんわくかい帢斯ひしげおっと·ぬの魯克おさめ(Časlav Brukner)あずか安東あんどう·蔡林かくせい簡地表示ひょうじ如下:[5]

觀察かんさつしゃ決定けってい裝置そうち探測たんそく光子こうしてきみちしたがえ決定けってい探測たんそくそうぬい實驗じっけんてきみち決定けってい哪種性質せいしつなりため物理ぶつり實在じつざいかりわか選擇せんたく裝置そうち探測たんそくのり干涉かんしょう圖樣ずようかいなりため物理ぶつり實在じつざいかりわか選擇せんたく裝置そうち探測たんそくのりみちしんいきかいなりため物理ぶつり實在じつざいしか而,さら重要じゅうようたい於成ため物理ぶつり實在じつざいてき世界せかいうらてきにんなん特定とくてい元素げんそ觀察かんさつしゃ具有ぐゆうにんなん影響えいきょう具體ぐたい而言,雖然のう選擇せんたく探測たんそくみちしんいきなみ無法むほう改變かいへん光子こうし通過つうかてきせまぬいただしひだりせまぬえかえみぎせまぬえただのうしたがえ實驗じっけんすうよりどころ得知とくち結果けっか類似るいじ,雖然選擇せんたく觀察かんさつ干涉かんしょう圖樣ずようなみ無法むほうみさおひかえ粒子りゅうしかい衝擊しょうげきいた探測たんそくへいてき哪個位置いちりょうたね結果けっか完全かんぜんずいてき

なお特別とくべつ處理しょりてきひかりたばよし很多光子こうし組成そせいてきためりょうよう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とえ假設かせつ光子こうしいちいちてき通過つうかせまぬえ麼,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 ねんため了解りょうかいこたえ問題もんだいすぐるどるさと·たい爵士設計せっけいなみ完成かんせいりょう一個很精緻的雙縫實驗[7]。這實驗じっけんはた入射にゅうしゃこうたばてき強度きょうどだいだいくだてい在任ざいにんなんあいだ間隔かんかく內,平均へいきん最多さいたただゆういち光子こうし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かげにかわへん發現はつげん,仍舊かい出現しゅつげん類似るいじてき干涉かんしょう圖樣ずよう。很清楚せいそ,這意あじちょ,雖然每次まいじただゆういち光子こうし通過つうかせまぬえ,這光子こうし以同通過つうかりょうじょうせまぬえ自己じこあずか自己じこ互相干涉かんしょう[註 1]類似るいじ電子でんし中子なかご原子げんし、甚至分子ぶんし以表現出げんしゅつ這種奇異きいてき量子りょうし行為こうい[2]:8-9

1961ねん蒂賓大學だいがくてきかつ劳斯·约恩まつClaus Jönssonそうさきようそうぬい實驗じっけんらいけんためし電子でんしてき物理ぶつり行為こうい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ねんかわ尔·うめとしPier Merli) ,ざいべいらん大學だいがくてき物理ぶつり實驗じっけんしつうら成功せいこうてきはた電子でんしいちつぶいちつぶてき發射はっしゃ出來できざい探測たんそくへいじょう也明かくかん察到干涉かんしょう現象げんしょう。2002ねん9がつ,约恩まつてきそうぬい實驗じっけん《Physics World》雜誌ざっしてき讀者どくしゃせんためさい美麗びれいてき物理ぶつり實驗じっけん[13]

ひかり波動はどうせつ和光わこう微粒びりゅうせつ

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そうぬいにょうしゃ圖樣ずよう

ひかり波動はどうせつらい解釋かいしゃくひかりてき干涉かんしょう光波こうはてき兩個りゃんこなみまえ同時どうじしたがえ兩個りゃんこせまぬい同心圓どうしんえん圖案ずあん傳播でんぱざい探測たんそくへいてき任意にんい位置いち兩個りゃんこ光波こうはてきたたみ決定けっていりょう位置いち觀測かんそくいたてき強度きょうどざい探測たんそくへいうえかん察到てきあかりあきらてきじょうもんよし兩個りゃんこ光波こうはてきしょうちょう干涉かんしょう造成ぞうせいてきとういちなみほうぐういた另外いちなみほうかいさんせいしょうちょう干涉かんしょうくらあわてきじょうもんよし光波こうはてきしょうしょう干涉かんしょう造成ぞうせいてきとう一個波峰遇到另外一個なみだにときかいさんせいしょうしょう干涉かんしょう[14]:48-51

ひかり微粒びりゅうせつらい解釋かいしゃく光子こうしてき量子りょうし行為こうい以用りつなみらい描述,りつなみてき兩個りゃんこなみまえ同時どうじしたがえ兩個りゃんこせまぬい同心圓どうしんえん圖案ずあん傳播でんぱざい探測たんそくへいてき任意にんい位置いち兩個りゃんこりつなみてきたたみ決定けっていりょう光子こうしかい移動いどういた位置いちてきりつ密度みつどさら詳細しょうさいせつ兩個りゃんこりつなみてきりつはばあい絕對ぜったい值平かた,就是ざい位置いち找到光子こうしてき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以在探測たんそくへいかん察到一系列明亮條紋與暗淡條紋相間的圖樣。[14]:48-51

そうぬい實驗じっけんてきへんばん

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單獨たんどく粒子りゅうしてき干涉かんしょう現象げんしょう

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外村とのむらあきらにち外村とのむらあきら(Akira Tonomura)だんたい電子でんしそうぬい實驗じっけんいたてき干涉かんしょう圖樣ずよう每秒まいびょうやくゆう1000電子でんし抵達探測たんそくへい電子でんしあずか電子でんしあいだてき距離きょりやくため150km,兩個りゃんこ電子でんし同時どうじ存在そんざい電子でんし發射はっしゃあずか探測たんそくへいあいだてきがいりつほろ乎其ほろちゅうごと一亮點表示一個電子抵達探測屏,[註 2]經過けいかいちだん時間じかん電子でんしてき累積るいせき顯示けんじ干涉かんしょう圖樣ずよう[16]

ずいちょ科技かぎてき進步しんぽ現在げんざいやめ發展はってんのうもたれ發射はっしゃ單獨たんどく電子でんしてき物理ぶつり使用しよう這種單獨たんどく電子でんし發射はっしゃらい進行しんこうそうぬい實驗じっけん以使とくざい任意にんい時間じかん最多さいたただゆう一個電子存在於發射器與探測屏之間,いん此,まい一次最多只有一個電子通過雙狹縫,而不一大群電子在很短時間間隔內擠著要通過雙狹縫。值得注意ちゅういてき,如右しょしめせ探測たんそくへい累積るいせき很多電子でんし衝擊しょうげき事件じけんこれかい顯示けんじじゅく悉的干涉かんしょう圖樣ずようしたがえ這圖さま以推ろん單獨たんどく電子でんし乎可以同一時刻通過兩條狹縫,なみ且自おのれあずか自己じこ干涉かんしょう[14]:110[註 1]。這解釋かいしゃくなみ符合ふごう平常へいじょうかん察到てき離散りさん物體ぶったいてき物理ぶつり行為こういにん們從おや目睹もくとろうとらざいどう時刻じこく穿ほじえつ兩個りゃんこなみはいてきけん,這並容易よういしたがえ直覺ちょっかく就能夠讚どうてき結果けっかしたがえ原子げんしいたさら複雜ふくざつてき分子ぶんし包括ほうかつともえはじめだま,這些ほろかん粒子りゅうし都會とかいさんせい類似るいじ現象げんしょう[17][18]

ろん電子でんし中子なかごあるにんなん其它量子りょうし尺寸しゃくすんてき粒子りゅうしざいそうぬい實驗じっけんうら粒子りゅうし抵達探測たんそくへいてき位置いちてきりつぶん具有ぐゆう高度こうどてき決定けっていせい量子力學りょうしりきがく以精かくあずかはか粒子りゅうし抵達探測たんそくへい任意にんい位置いちてきりつ密度みつど量子力學りょうしりきがく無法むほうあずかはかざい什麼いんも時刻じこくざい探測たんそくへいてき什麼いんも位置いちかいゆういち粒子りゅうし抵達。這無爭議そうぎてき結果けっか經過けいかつぎ重複じゅうふくてき實驗じっけん而得いたてき。這結果けっかたいきゅう科學かがく極大きょくだいてき困惑こんわくいんため無法むほうあずかはか粒子りゅうしてき抵達位置いち,這意あじちょぼつゆうにんなん緣由えんゆ發生はっせいてき粒子りゅうし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願意がんい接受せつじゅ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以正かくあずかはか實驗じっけん結果けっか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ためなんかい發生はっせい這種現象げんしょうため甚麼いんも粒子りゅうし乎可以同通過つうかりょうじょうせまぬいこたえ:﹝いんためなみつぶぞう性的せいてき解釋かいしゃく電子でんしすんで粒子りゅうし也是波動はどう電子でんしざい兩個りゃんこせまぬい會同かいどう有機ゆうきりつ存在そんざい﹞。おもねしかはくとく·あいいん斯坦みとめためしたがえ這裡以推ろん量子力學りょうしりきがくなみ完備かんび,一個完備的理論必須對這些難題給出滿意解釋。あまなんじ斯·玻爾反駁はんばく,這正こう顯示けんじ量子力學りょうしりきがくてきゆうてん量子力學りょうしりきがくかいよう恰當てき古典こてん概念がいねん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以尋找與應用おうようしんてき概念がいねんらい解釋かいしゃく這些難題なんだい[2]:18-21

探測たんそくみちしんいき

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ためしそういち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らい觀察かんさつ光子こうし到底とうていこれしたがえいちじょうせまぬい經過けいかいん此能夠獲得かくとくみちしんいきろん真正しんせい讀取よみと這路みちしんいき),のり干涉かんしょう圖樣ずようかい消失しょうしつ[1]:38-60。這種みち實驗じっけんえんじしめせ粒子りゅうしせいあずか波動はどうせいてき互補原理げんり光子こうし以表現出げんしゅつ粒子りゅうしせい,也可以表現出げんしゅつ波動はどうせいただし不能ふのう同時どうじひょう現出げんしゅつ粒子りゅうしせいあずか波動はどうせい[20][21]。雖然這思想しそう實驗じっけんたい量子力學りょうしりきがくてき基礎きそ理論りろんごく為重ためしげかなめただしちょくいた1970年代ねんだい也沒ゆう出現しゅつげんにんなん可能かのうてき技術ぎじゅつ體現たいげん思想しそう實驗じっけん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ほう簡單かんたん設置せっちいんため舊式きゅうしき探測たんそくかいはた光子こうし吸收きゅうしゅう[22]ただし現今げんこんやめ完成かんせい實驗じっけん展示てんじせき於互性的せいてき各各おのおの方面ほうめんれい量子りょうしこすじょ實驗じっけん[23]

於1987ねん完成かんせいてき一個實驗發現了一個驚人的結果,かりわかただ獲得かくとく部分ぶぶんみちしんいきのり干涉かんしょう圖樣ずよう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かりわか測量そくりょうてき動作どうさ過度かど攪擾粒子りゅうしてき運動うんどうのり干涉かんしょう圖樣ずよう也只かい對應たいおう改變かいへん[24]ざいおんかく勒-かくりんかしわかく對偶たいぐう關係かんけいしきえいEnglert-Greenberger duality relationゆうたい於這方面ほうめん量子りょうし行為こういてき詳細しょうさい數學すうがく論述ろんじゅつ

量子りょうしこすじょ實驗じっけん

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量子りょうしこすじょ實驗じっけんあずかのべおそ選擇せんたく實驗じっけんそうぬい實驗じっけんさらためしんかいてきへんばんのう夠演しめせさら量子力學りょうしりきがくてき特色とくしょく

量子りょうしこすじょ實驗じっけんえんじしめせ,藉著こすじょみちしんいき恢復かいふく波動はどう行為こうい所產しょさんせいてき干涉かんしょう圖樣ずよう。這實驗じっけんゆうさん驟:[25]

  1. 照射しょうしゃ粒子りゅうしたば於刻ゆうりょうじょうせまぬいてき不透明ふとうめいばんしかこう確認かくにんざい探測たんそくへい出現しゅつげんりょう干涉かんしょう圖樣ずよう
  2. 觀察かんさつ粒子りゅうし通過つうかてき哪條せまぬえざい觀察かんさつ必須ひっす小心翼翼しょうしんよくよく過度かど攪擾光子こうしてき運動うんどう[註 3]しかあかしじつ顯示けんじ探測たんそくへいてき干涉かんしょう圖樣ずようやめけし毀。這步驟演しめせ干涉かんしょう圖樣ずよういんためゆう可能かのう獲得かくとくみちしんいき而被しょう毀。
  3. 通過つうか特別とくべつほどじょ以將みちしんいきこすじょただし也可じゅう新得しんとくいた干涉かんしょう圖樣ずよう

のべおそ選擇せんたく實驗じっけんえんじしめせざい粒子りゅうし抵達探測たんそくへいこれ以藉ちょこすじょある標記ひょうきみちしんいき恢復かいふくある摧毀干涉かんしょう圖樣ずよう。這種時間じかん關係かんけい理論りろんじょう甚至以拉ちょういたり非常ひじょう長久ちょうきゅうかりわか標記ひょうきみちしんいきのり粒子りゅうしただ通過つうかりょういちじょうみちかりわかこすじょみちしんいきのり粒子りゅうし同時どうじ通過つうかりょうりょうじょうみち。這意あじちょ觀察かんさつしゃ現在げんざいてき行為こうい決定けってい過去かこ發生はっせいてきこと,而這一結論是與傳統實在觀相違背的。[25]

其它しゅへんばん

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1967ねんでんたて誥(R. Pfleegor)あずか曼德なんじ(L. Mandel)完成かんせい實驗じっけんえんじしめせ使用しよう兩個りゃんこげき光源こうげん以產せいそうげん干涉かんしょう」,かりわか探測たんそく獲得かくとく光子こうししたがえ哪個げきこう發射はっしゃ出來できてきみちしんいきのりざい探測たんそくへいかい顯示けんじ干涉かんしょう圖樣ずようかりわか存在そんざいみちしんいきのりざい探測たんそくへいかい顯示けんじ干涉かんしょう圖樣ずよう。這意あじちょとう探測たんそくへい顯示けんじ干涉かんしょう圖樣ずよう無法むほう得知とくち光子こうしてき發射はっしゃげん哪個げきこう[2]:50-52[26]

1972ねん查德·西利にしりたくあずか凱瑟琳·かつ(Catherine Wykes)はたそうぬい實驗じっけん做修あらため在任ざいにんなんあいだただゆういちじょうせまぬいただし開放かいほうてき,另外一條狹縫是關閉的。まいり干涉かんしょう作用さようてき光子こうしてき平均へいきん密度みつどちょうしょう於 1 ,在任ざいにんなんあいだ光子こうしただのう經過けいかりょうじょうせまぬいちゅうてきいちじょうせまぬい。雖然如此,かりわかみちほど允許いんきょ抵達探測たんそくへいてき光子こうし以來いらい自任じにんいちじょうせまぬえ干涉かんしょう圖樣ずよう仍舊のう觀察かんさついた.[27]

きんいく年來ねんらいてき科學かがく研究けんきゅう更進こうしんいち發現はつげんりょう干涉かんしょう現象げんしょうなみただげんせい於像しつ中子なかご電子でんしとうとう基本きほん粒子りゅうしもちいそうぬい實驗じっけんけんためし大分おおいた構造こうぞうぞうとみ勒烯 (   ) ,也能夠產せい類似るいじてき干涉かんしょう圖樣ずよう[28]

2012ねん內布ひしげ斯加大學だいがくりん肯分こうてき物理ぶつりけい研究けんきゅうだんたい實現じつげんりょう查·ところ描述てきそうぬい思想しそう實驗じっけん[註 4]實驗じっけん使用しよう最新さいしん隨意ずいいひかえせいごと一條真正狹縫的關閉與開放。該實驗じっけんけんためし電子でんしざい以下いかさんしゅ狀況じょうきょうしょ出現しゅつげんてき物理ぶつり行為こういだい一條狹縫開放與第二條狹縫關閉、だい一條狹縫關閉與第二條狹縫開放、りょうじょうせまぬい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てき量子りょうしたたみ原理げんりえんじしめせ電子でんしてき波動はどうせい。該實驗じっけんかえ實際じっさい探測たんそくいた電子でんし一個一個的抵達探測屏,えんじしめせ電子でんしてき粒子りゅうしせい[29][註 2]

古典こてん波動はどう光學こうがくひょうじゅつ

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めぐみさら斯想てき平面へいめん圓形えんけい傳播でんぱせい
 
したがえ光源こうげん   傳播でんぱ出來できてきあい光波こうは照射しょうしゃざい一塊刻有兩條狹縫     てき不透明ふとうめいばん  ざい不透明ふとうめいいたてきめん設置せっちりょうかげにかわめくあるぼうしゅ探測たんそくへい  もちいらいろく到達とうたつ   てきにんなん位置いち   てき光波こうはすうよりどころさい右邊うへん黑白くろしろしょうあいだてきじょうもん顯示けんじ出光いでみつなみざい探測たんそくへい   てき干涉かんしょう圖樣ずよう

かつうら斯蒂やす·めぐみさら提出ていしゅつめぐみさら原理げんり表明ひょうめいなみまえまとごと一點可以認為是產生球面次波的點波源,而以後任こうにんなんこくてきなみぜんのりさく這些なみてき包絡ほうらく,這是光波こうは傳播でんぱてき基本きほん原理げんり以預測光そっこうざいかいしつちゅうてき傳播でんぱしたがえ光源こうげんしゃくいずる一連いちれんくしてき光波こうは,就好浮在水面すいめんじょうてき浮標ふひょう重複じゅうふくてきひしげおこりらい放下ほうかせいなりりょうみずざい水面すいめん傳播でんぱめぐみさら斯想一種預測波前位置的方法,如右しょしめせせいいちくみ圓心えんしん包含ほうがんいちなみまえてきどう半徑はんけいえんけん,它們てき切線せっせん經過けいか連接れんせつ與平よへいすべり形成けいせいいちじょう連續れんぞくてき曲線きょくせん,這就あずかはかてきなみまえ位置いちあきら這方ほう展示てんじ一個平面波波前或一個圓形波波前怎樣持續延伸。はためぐみさら斯原理加りか以數がく論述ろんじゅつおく斯丁·菲涅みみ證明しょうめいりょうこう波動はどうせつあずかひかりざいかいしつ內以直線ちょくせん傳播でんぱてきしゃせん行為こういしょう符合ふごうそん在任ざいにんなん矛盾むじゅんしょ。菲涅みみまたたいにょうしゃあずか干涉かんしょう現象げんしょうきゅういち合理ごうりかんせいてき解釋かいしゃく[6]さらしょうつきぼそふし,請參閱めぐみさら斯-菲涅みみ原理げんり

如右しょしめせ在任ざいにんなんきざめもちい一個波前來代表那時刻所有從光源   傳播でんぱ出來できてき光波こうは通過つうかりょうじょうせまぬいなみぜん衍散出來できざい探測たんそくへい形成けいせいてき干涉かんしょう圖樣ずようちゅうにんなん兩個りゃんこ位置いちてき距離きょり  かいずいちょ不透明ふとうめいばんあずか探測たんそくへいてき距離きょり   而變;かりわか   增加ぞうかのり  增加ぞうかげんしょうりょうじょうせまぬい    これあいだてき距離きょり  かい增加ぞうかじょうもんあいだてき距離きょり增加ぞうか光波こうはてき波長はちょう   ,也會增加ぞうかじょうもんあいだてき距離きょりせまぬいてきぬいひろしてき尺寸しゃくすん必須ひっす適當てきとういやのりたんぬい干涉かんしょうこうおうかいへんとく很顯ちょいん此蓋あつそうぬい實驗じっけんこうおうはんせつかり若狹わかさぬいふとしひろしれい如,一座牆上的兩扇普通窗子),のり光波こうはかい直接ちょくせつ投射とうしゃ過去かこ,就觀察かんさついた干涉かんしょう現象げんしょうりょう[30]:147-155

ざい探測たんそくへいうえかん察到てきあかりあきらじょうもんよし光波こうはてきしょうちょう干涉かんしょう造成ぞうせいてきとう一個波峰遇到另外一個波峰時,かいさんせいしょうちょう干涉かんしょうくらあわてきじょうもんよし光波こうはてきしょうしょう干涉かんしょう造成ぞうせいてきとう一個波峰遇到另外一個波谷時,かいさんせいしょうしょう干涉かんしょうよう方程式ほうていしきひょうたちとう以下いか關係かんけい成立せいりつかい發生はっせいしょうちょう干涉かんしょう[30]:147-155

 

其中,  最大さいだい照度しょうど值(なみほうぐういたなみほう最大さいだいしょうちょう干涉かんしょうてき光波こうは照度しょうどてき次序じじょすう中央ちゅうおうてき最大さいだい強度きょうど值的次序じじょすう   ),  これじょうもんあずか中央ちゅうおうあいだてき距離きょりしょうためじょうもん距離きょり[30]:147-155

方程式ほうていしきただいち近似きんじ方程式ほうていしきてき成立せいりつ依賴いらいぼう先決せんけつ條件じょうけんてき成立せいりつ應用おうよう方程式ほうていしき實驗じっけん    實驗じっけんさんすう  以由實驗じっけん測量そくりょう得知とくちゆうりょう這幾個數こすう值,就可以計算けいさんおう使用しよう哪種波長はちょうてき光波こうはらいせいなりそうぬい干涉かんしょう[31]

量子りょうし物理ぶつりちゅう實驗じっけんてきかいしゃく

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哥本哈根かいしゃく

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哥本哈根かいしゃく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てききょう識。哥本哈根かいしゃく明確めいかく闡明せんめい數學すうがく公式こうしき精確せいかく實驗じっけんきゅう很多せき原子げんし尺寸しゃくすんてき知識ちしきにんなん大膽だいたん假設かせつおう超越ちょうえつ這些知識ちしき範圍はんいりつなみ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てき描述。りつなみてきりつはば絶對ぜったい值平かたのりいた觀測かんそくてきほろかん物理ぶつり現象げんしょう發生はっせいてきりつ應用おうようりつなみてき概念がいねん於雙ぬい實驗じっけん物理ぶつりがく以計算出さんしゅつほろかん物體ぶったい抵達探測たんそくへい任意にんい位置いちてきりつ[32]:5-6

じょりょう光子こうしてき發射はっしゃ時間じかんあずか抵達探測たんそくへい時間じかん以外いがいざい兩個りゃんこ時間じかんあいだにんなん其它時間じかん光子こうしてき位置いち法被はっぴ確定かくていためりょうよう確定かくてい光子こうしてき位置いち必須ひっす以某しゅ方式ほうしき探測たんそく它;,一旦探測到光子的位置,光子こうしてき量子りょうしたい也會改變かいへん干涉かんしょう圖樣ずよう也因此會影響えいきょう所以ゆえんざい發射はっしゃ時間じかんあずか抵達探測たんそくへい時間じかんあいだ光子こうしてき位置いち完全かんぜん不能ふのう確定かくてい[33]:195-196[34]:3-4

いち光子こうししたがえ太陽たいよう發射はっしゃ出來できてき時間じかんいた抵達觀察かんさつしゃてき網膜もうまく,引起網膜もうまくてき反應はんのうてき時間じかんざい兩個りゃんこ時間じかんあいだ觀察かんさつしゃ完全かんぜん不知ふちどう發生はっせいりょう什麼いんもせき光子こうしてきことあるもと這論てんなみかい很令じんおどろきいぶかしたがえそうぬい實驗じっけん以推ろん一個很值得注意的結果;かりわかよう探測たんそくらい探測たんそく光子こうしかい經過けいかりょうじょうせまぬいちゅうてきいちじょうせまぬえのり原本げんぽんてき干涉かんしょう圖樣ずようかい消失しょうしつかりわかまたはた探測たんそくしょはかとくみちしんいき摧毀,のり干涉かんしょう圖樣ずようまたかいおもげん探測たんそくへいさらしょうつき內容,請參閱條量子りょうしこすじょ實驗じっけん),這引じんおもえ維的現象げんしょうはたそうぬい實驗じっけんてきほどじょあずか結果けっかおくみょう連結れんけつざいいちおこり[33]:195-196

みちみち積分せきぶんひょうじゅつ

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みちみち積分せきぶんひょうじゅつこれ查·提出ていしゅつてきいち理論りろん強調きょうちょう這個ひょうじゅつただいちしゅ數學すうがく描述,而並嘗試描述ぼう些無ほうかん察到てき真實しんじつほどじょ)。みちみち積分せきぶんひょうじゅつ採用さいよう粒子りゅうしてき單獨たんどくただ一運動軌道這種古典概念,而代これてき所有しょゆう可能かのう軌道きどうてき總和そうわ使用しよう泛函積分せきぶんえいfunctional integration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てき總和そうわ[35]:116-129

みちみち積分せきぶんひょうじゅつ闡明せんめい假設かせつ一個光子要從發射點a移動いどういたり探測たんそくへいてき位置いちてんd,它會ためしちょ選擇せんたく經過けいか所有しょゆうてき可能かのうみち包括ほうかつ選擇せんたく同時どうじ經過けいかりょうじょうせまぬいてきみちかりわかよう探測たんそくらい觀察かんさつ光子こうしかい經過けいかりょうじょうせまぬいちゅうてきいちじょうせまぬえせい實驗じっけん設置せっちりつこくゆうしょ改變かいへん假設かせつ探測たんそくてき位置いちためてんe,而探測たんそくかん察到光子こうしのりしんてきみちしたがえてんeいたてんd;這樣,ざいてんeあずかてんdあいだただゆうそら曠的空間くうかんなみぼつゆうりょうじょうせまぬえ所以ゆえん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

まいり

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註釋ちゅうしゃく

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  2. ^ 2.0 2.1 雖然ごと一點表示一個電子抵達探測屏,這事實じじつなみ不能ふのうひょう現出げんしゅつ電子でんしてき粒子りゅうしせいいんため探測たんそくよし離散りさん原子げんし組成そせいてき,這可以詮しゃくため電子でんしあずか離散りさん原子げんし彼此ひしあいだてき相互そうご作用さよう,這是探測たんそくてき特性とくせいただし探測たんそく動作どうさ造成ぞうせい電子でんしてき塌縮。[15]:sec iv
  3. ^ 根據こんきょうみもり堡不確定かくていせい原理げんりたい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かい攪擾到這粒
  4. ^ 外村とのむらあきらだんたい完成かんせいてき電子でんしそうぬい實驗じっけんしょ使用しようてきそうりょうきょう干涉かんしょう(biprism interference)せいざいりょうかたまり相互そうご平行へいこうてき接地せっち金屬きんぞくばんあいだおけにゅう一條帶正價的細金屬絲,はた電子でんしたば照射しょうしゃ於這設置せっちざい螢光けいこうへい收集しゅうしゅう抵達電子でんしてき相關そうかんすうよりどころ[16]

參考さんこう文獻ぶんけん

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外部がいぶ連結れんけつ

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