我們知道自然界中最小的粒子會(huì)表現(xiàn)出一些非常奇怪的方式，這些粒子包括光子、電子、原子，甚至是一些分子。雙縫實(shí)驗(yàn)表明，它們?cè)诓槐?span id="qvoeyst" class="wpcom_tag_link">測(cè)量時(shí)表現(xiàn)得像概率波。非常奇怪的是，在測(cè)量時(shí)，這些概率波會(huì)坍縮，從而變成不同的粒子。我們還從延遲選擇量子擦除器等實(shí)驗(yàn)中看到，兩個(gè)粒子可以糾纏在一起，這意味著即使粒子在時(shí)空中被分開(kāi)，它們似乎也通過(guò)共享一個(gè)概率波以某種方式緊密相連。
科學(xué)家們已經(jīng)在大到包含數(shù)百個(gè)原子的分子中展示了量子行為。那么究竟多大的粒子可以仍然表現(xiàn)出量子行為？如果我把成千上萬(wàn)個(gè)網(wǎng)球扔進(jìn)一個(gè)雙縫里，后面有一個(gè)屏幕記錄球擊中屏幕時(shí)的位置，我會(huì)看到與電子或原子相同的結(jié)果嗎？答案是當(dāng)然不會(huì)。
網(wǎng)球也是由大量原子所組成，為什么整體的行為卻不像它所組成的單個(gè)粒子？要回答這個(gè)問(wèn)題，我們必須了解一些量子力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。讓我們先看看光的雙縫實(shí)驗(yàn)是如何工作的。
原理
通過(guò)兩個(gè)狹縫照射單色光，當(dāng)光線(xiàn)撞擊屏幕時(shí)，我們會(huì)在另一側(cè)看到干涉圖案。因?yàn)殡S著波的傳播，波峰相遇的地方會(huì)增強(qiáng)，而波峰碰到波谷的地方將抵消。這應(yīng)該不是什么大秘密，也不是量子力學(xué)所獨(dú)有，這只是波的屬性?，F(xiàn)在，如果我們降低光的強(qiáng)度，直到我們的光源一次只發(fā)射一個(gè)光子。理所當(dāng)然的，我們認(rèn)為這不應(yīng)該創(chuàng)建一個(gè)波的模式！當(dāng)我們一次拍攝一個(gè)光子時(shí)，它會(huì)在屏幕上形成一個(gè)點(diǎn)。但是如果發(fā)射足夠多的光子，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)這些光子共同形成了相同的干涉圖案。
因此，我們想知道光子在狹縫處發(fā)生了什么，所以在那里放置一個(gè)檢測(cè)器來(lái)確定光子是通過(guò)狹縫1還是通過(guò)狹縫2。這是量子力學(xué)最令人吃驚的結(jié)果，因?yàn)楫?dāng)我們?cè)噲D找出光子走哪條路徑時(shí)，干涉圖案消失了！光子現(xiàn)在似乎表現(xiàn)得像粒子而不是波。這其中發(fā)生什么了？讓我們用哥本哈根解釋的語(yǔ)言來(lái)談?wù)?，這是量子力學(xué)最被接受的解釋之一，它是哥本哈根大學(xué)的尼爾斯·玻爾和維爾納·海森堡在1927年左右構(gòu)想出來(lái)的。
這種解釋基本上說(shuō)這些所謂的粒子根本不是粒子，它們同時(shí)處于多個(gè)狀態(tài)，就像一波又一波的概率，只有當(dāng)它們被測(cè)量時(shí)，波才會(huì)像粒子一樣變得清晰。在概率波變成不同粒子的點(diǎn)稱(chēng)為概率波的“坍縮”?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在測(cè)量任何粒子的路徑信息的任何時(shí)候，它的概率波都會(huì)坍縮。為了使粒子保持概率波，它們的路徑信息必須絕對(duì)保密。如果在任何時(shí)候進(jìn)行任何類(lèi)型的測(cè)量，粒子都會(huì)變得清晰，并且不會(huì)表現(xiàn)出類(lèi)似波的行為。
在隨后的幾年中，電子、原子甚至由多達(dá) 800個(gè)原子組成的分子也發(fā)現(xiàn)了同樣的行為。如果測(cè)量它們的路徑信息，則不會(huì)形成相同的干涉圖案，并且會(huì)發(fā)生相同的崩潰。測(cè)量總是使波形坍縮，測(cè)量是對(duì)粒子所走路徑的任何物理記錄的形成，這與有意識(shí)的觀(guān)察者無(wú)關(guān)。
解釋
現(xiàn)在，如果我們用非常大的粒子來(lái)做這件事，比如沙?；蚓W(wǎng)球，我們會(huì)看到相同的模式嗎？當(dāng)然不會(huì)。我們只會(huì)在雙縫的另一側(cè)看到兩條線(xiàn)。為什么我們看不到網(wǎng)球的這種行為？原因是大型物體幾乎不可能在信息上與外界隔離。
要想隔離網(wǎng)球，我們必須確保在宇宙中的任何地方都沒(méi)有記錄網(wǎng)球所遵循的路徑。首先，我們必須去除實(shí)驗(yàn)中的所有空氣和光子。如果一個(gè)光子或空氣分子從網(wǎng)球上反彈，那么它就有可能記錄了網(wǎng)球的路徑。例如，如果光子從球上反射回來(lái)，那么這可能是一個(gè)測(cè)量值，因?yàn)楣庾拥穆窂綍?huì)改變，而光子的反彈路徑已經(jīng)記錄了球的路徑信息。潛在地，宇宙可以檢查房間中所有光子的路徑，找出它們?nèi)绾问艿骄W(wǎng)球路徑的影響，并從這些信息中找出網(wǎng)球所走的路徑。
我們還需要將這個(gè)網(wǎng)球冷卻到接近絕對(duì)零，因?yàn)榫哂腥魏螠囟鹊那蚨紩?huì)由于稱(chēng)為“黑體輻射”的東西而發(fā)射光子。發(fā)射的光子將記錄有關(guān)網(wǎng)球的信息，宇宙會(huì)檢查房間中的光子，可以確定這個(gè)網(wǎng)球的路徑。我們還不得不擔(dān)心網(wǎng)球的引力，因?yàn)榫W(wǎng)球的這種引力會(huì)影響附近的原子。理論上，這可以讓某人確定這個(gè)網(wǎng)球的路徑，附近原子的運(yùn)動(dòng)也可以形成網(wǎng)球軌跡的記錄。
我們必須完全隔離網(wǎng)球，因?yàn)槿魏涡孤督o宇宙的關(guān)于其路徑的信息都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)記錄。即使這些信息記錄在一個(gè)原子中，它仍然是宇宙中捕獲的信息，這將導(dǎo)致網(wǎng)球不會(huì)疊加，不會(huì)是概率波，這將是一個(gè)獨(dú)特的實(shí)體。像這樣的宏觀(guān)物體很難在信息上隔離，所以在我們的日常經(jīng)驗(yàn)中，我們不會(huì)看到宏觀(guān)物體的量子疊加或波狀行為。
但量子力學(xué)適用于所有物體，如果我們可以在信息上完全隔離它，網(wǎng)球會(huì)表現(xiàn)得像一個(gè)原子那樣嗎？從數(shù)學(xué)上看，物體的波由德布羅意波函數(shù)描述：λ=h/mv。由于普朗克常數(shù)如此之小，而質(zhì)量“m”如此之大，波長(zhǎng)將非常小。因此，干涉圖案將近似于沒(méi)有干涉，網(wǎng)球的量子力學(xué)行為收斂于經(jīng)典行為。
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來(lái)源：萬(wàn)象經(jīng)驗(yàn)
編輯：藏癡
