首頁 > 歷史

哥本哈根解釋?量子世界事物的發展規律?

作者:由 凌晨圖書館 發表于 歷史日期:2022-12-08

哥本哈根解釋是指什麼

一天前,小編的一篇文章裡面描述了雙縫實驗的一些現象以及量子理論的一些觀點,可能許多朋友對這個不是很瞭解。那麼今天小編向大家介紹一個在量子理論中很重要的概念,那就是哥本哈根解釋,也就是今天的主題。

哥本哈根解釋?量子世界事物的發展規律?

量子世界中事物發展規律的標準解釋稱為哥本哈根解釋,因為其主要部分是由工作於哥本哈根的丹麥物理學家尼爾斯·波爾發展的。其他的科學家包括著名的德國物理學家維爾納·海森伯和馬爾斯·伯恩也對稱為哥本哈根解釋的思想體系做出了主要貢獻,但是波爾是主要的倡議者。這個思想體系到1930年就完成了,比一個人的壽命短多了。從那時以後,它成為涉及量子世界的所有實際工作的基礎,並在許多大學課堂上作為一個可以講述的故事。需要仔細理解的是,這個解釋基於某些很獨特的概念。

哥本哈根解釋?量子世界事物的發展規律?

這個理論體系的關鍵概念是“波函式坍陷”。為尋找解釋例如一個電子或一個光子的一個整體如何以“波的形式傳播而以粒子的形式到達”,波爾和他的同事的描述正是觀察波的作用使波“坍陷”並使其成為一個粒子。我們可以在電子雙縫實驗中看到這個效應——電子透過雙縫時作為一個波,然後在探測屏上“坍陷”成為一個點。

哥本哈根解釋?量子世界事物的發展規律?

上面講述的這些只是故事的一部分。一個孤立電子波如何與自己相互干涉?它怎麼樣選擇坍陷於螢幕上的哪個點?根據哥本哈根解釋,這是因為實際穿過實驗的是一個機率波,而不是一個實際波。描述量子波如何運動的方程——由奧地利物理學家薛定諤推導的波動方程——不是描述像游泳池裡的水波一樣的物質波,而是在一個特定的位置上發現光子等粒子的機率。

基於主要由波恩所探測出的這個影象,在實際情況下,沒有被觀察到的一個電子不是以一個粒子的形式存在的。在這裡可能發現一個電子有一個特定的機率,在另一處存在著另一個機率,原則上,在宇宙的任一處電子都能夠出現。在某些位置上存在著很大的機率——即雙縫實驗中亮條紋處,而另一些地方極不可能出現電子——即暗條紋處。但是,實際上電子仍然有可能出現在土星上,或者樓上的電視螢幕上,儘管這種現象發生的機率非常小。

但是,一旦觀察電子,情況便會發生變化,波函式會坍陷,簡單來說就是:電子在月球上,如果有人正看向那裡,或者更可能停留在干涉條紋上。此時的電子是百分之百在那裡,但是一旦停止觀察,機率波便從那個位置向外擴散。隨著機率波在宇宙中擴散,你上一次觀察的同一位置發現電子的機率變小,而在另外某處發現電子的機率會增加。