小惑不解(转载)
[复制链接] 分享：
小惑不解
愚学兄今年八十八，耳不聋，眼未花；脑清醒，肢灵活；齿健全，翔通畅。八十八，两个八，正当“二八”好年华。俺也算“北物”的，错来是水货，物理系基础课有所谓“四大力学”，第一门“理论力学”，牛顿时期老古董，我总算得了满分；第二门“热力学”勉强Pass；第三门“电动力学”就挂了！至于第四门“量子力学”等于没学。我上课走神，考试全凭“复习”现买现卖。备考“电动力学”之时，我正在排练一个相声，相声倒是如期演出了，考试也就如期砸锅了。大四那年赶上政治运动，许多学生（包括在下）以及一些老师都被划为“右派”，课也停了只发讲义，你爱看不看也不考试，稀里糊涂就都算“毕业”了。我“毕业”后去工厂改造，一去二十三年，“文革”后返校在实验室工作。1986年全校实验室工作大评比，本实验室获得唯一的集体一等奖，这不足为奇，因不久前本教研室（包括实验室）已在全国大评比中得到特等奖。感觉略有点谬的是本人竟获得个人一等奖，这可是本大学堂众多实验人员中的唯一，多少也有点含铜量吧，但人总得有点自知之明，荒废了专业二十多年，在众多同事中顶多不过是个中上水平，怎么可能“拔头筹”呢？只能看作同事们和有关领导对我的鼓励和鞭策吧。由于我在学物理之前学过机械，新时代又恶补了计算机微电子，有点杂交优势，研制了一些仪器，例如90周年校庆时研制的计时器，陆续做了几十台，至今仍在正常使用。但也都是雕虫小技，比不上其他同事那样有高深文章在国外发表，（错来俺的文章都是在球外发表的，尔曹无缘拜读而已矣！）扪心自问，我对工作也算是尽心尽力了，诚如西人所言“爱夫都买百斯特”，但毕竟“徐爷半老”矣，思前想后，当年曾怅吟七油一首，现忆录之，博君一笑：
《返校歌》
念年风雪觅无踪，博塔依然伴未名；
惊看旧友秋霜发，喜听新楼春雨声；
朽材焉敢充大栋，老马聊能负小兵；
青丘信步钟亭晚，放眼西天一抹红。
以上凡尔赛，言归正传:
由于我多年工作中并未直接用到量子力学，也就没再自学补课。近 几十年来量子力学发展迅猛，有些小问题我想不明白，还有一些粗浅设想，敬祈列位贤学弟慧学妹不吝赐教，老朽在这边厢有礼了！
“双缝实验”看似简单，实则神怪，半世纪来有两大突破：一曰“观察者效应”，本来微观粒子（光子、电子等）以波态通过双缝，在后方屏上显现干涉条纹；但当你在双缝前面观察每个粒子到底通过哪条狭缝时，它们便呈现粒态，在屏上只 显现两条亮线。人的主观意识改变了客观事物，挑战了唯物论！小粒子似有知觉，知道你在Look她；二曰“延迟选择实验”，是在粒子通过双缝之后，再来观察它到底是从哪条缝钻过来的，效果同前，但却是时间倒流，你此刻的动作影响粒子们之前的行为，颠覆了因果律！
我的问题是：如何观察微观粒子通过哪条缝？所谓观“察”就是观“测”，就要对微观粒子发生物理作用，严重影响改变粒子原来运动状态。比如用云雾室，则将粒子收入囊中，还过什么狭缝？或利用电磁感应观测电子，则大大消耗其动能。网上人云亦云用高速摄影，这就需要用一个“测量光子”打到“被测光子”上，然后反弹回来钻进你的摄像机镜头。首先，光子打光子那么容易吗？夜空中两束探照灯强光交叉成“X”形，又有谁见过光子们互相碰撞散出满天星呢？其次，就算用光子打到光子，彼此彼此，还不把光子打飞了？还过什么狭缝？再次，一个“测量光子”反弹回来，可能飞向四面八方，钻进小小镜头的几率近乎大鸭蛋！再其次，就算以上问题全部解决，假设光源距离双狭缝10公尺，（有这样大的光具台吗？）光速每秒约30万公里，为了至少在光子飞行途中拍到一张照片，摄像机每秒必须拍3千万张！你若造出这样快的摄像机，就可以直接去领奖了，老瑞不给你发诺贝耳奖，俺给你发唯宝鼻奖。
本老朽瞎想出两个实验，既能区分每个小粒子钻过哪条狭缝，又不干扰它的运动。一曰“隔板双缝实验”，二曰“挡板双缝实验”，前者在空间中把双缝隔离，后者从时间上将双缝区分。花开两朵各表一枝，列位看官欲知其详，且待老朽噼啪敲来。
一， 隔板双缝实验：在双缝屏和显像屏之间加装一片不透明薄版，将两缝分隔在两个空间区域，然后按通常步骤进行双缝实验，这样钻过左狭缝的光子只能拍死在显像屏左半部或者隔板左面上，钻过右狭缝的光子亦然，且看效果如何，不外乎两种：
A.
仍旧显现干涉条纹，这就有点神怪了，留待理论家们去伤脑筋吧；
B.
只显现两条亮线或者衍射条纹，按常理应该这样，了无新意，且慢！好戏在后头。在隔板上挖几个小洞，让两边通通气，逐渐把小洞开大增加占空比，在两个极端情况下，占空比为0时（没有挖洞）光子呈粒性，显现两条亮线；占空比为100%时（撤掉隔板）光子呈波性，显现干涉条纹。研究一下光子性质随占空比的变化，是渐变呢还是突变呢，渐变的话是否线性相关？突变的话临界点在哪里？这不是都很有趣吗？
二，挡板双缝实验：在双狭缝的屏前加装一块挡光板，在此版上开若干条竖向透光缝，这些透光缝的缝宽可大于等于双狭缝的缝宽，但要小于双狭缝两缝的间距。而相邻两条透光缝的间距要大于双狭缝的两缝间距。加装适当的机械装置，使挡光板紧贴双狭缝屏不断左右震动，要满足如下条件：任何时刻，双狭缝的两缝或者都被遮挡，或者开启一条缝，绝不能两缝同时都开启。如此这般，再按通常步骤进行双缝实验，Look一下显示屏显示啥玩意。（我猜不到）注意挡光板尽量贴近双缝屏，否则透光缝可能变成了二次光源。
以上这些实验装置也可变变花样，例如把挡光板移到双缝屏后面（对应于前述“延迟选择实验”），等等。有实验设备的看官不妨试试这些实验，有鉴于“量子力学”这厮向来不按常理出牌，说不定您就有诺奖级发现，那可没准儿！
今天先敲到此，我该喂猫去了，屋里屋外喂养了几十只猫。我还有不少问题有待于请教列位，以后有空再聊吧。
