量子力学中光的波粒二象性与易经的太极八卦

这篇文章请认真看完，他可能影响你的一生。20世纪的物理学家们纠结的一个问题就是：光到底是波还是粒子？为了找到真相，大家决定做一个实验。用一个光子发射机对准双缝发射，假如光束是粒子组成，那他通过双缝后呈现在屏幕上时，就一定会留下两道杠，就像子弹从枪口射出一样，会直接打在屏幕上。假如光束是由纯波组成，那么屏幕上就会留下如斑马线一样的多道条纹。就像水波穿过缝隙时会形成两个波源，通过两道波的震荡干涉，屏幕上最终会出现一排斑马线。因此出现两道杠则是粒派，斑马线则是波派。

第一次实验时，光子枪对准双缝发射，结果是标准的斑马线。第二次实验时光子枪切换到点射模式，每次只发射一个光子，但是经过长时间的积累，还是出现了干涉条纹，明明两个狭缝中只有一个狭缝有光子通过，那这个光子是在和谁进行干涉呢？难道是在和自己干涉吗？到这里为止第一个问题出现，这便是量子力学的第一个定律：叠加态原理。物理学家带着不解开始尝试第三次实验，在屏幕前左右两边加装两个探测器，来看光子到底是从哪边的狭缝中穿过。通过观察光子只从左缝或者右缝单独进入，正当科学家都一切真相大白的时候，却突然头皮发麻，因为屏幕上出现了明显的两道杠。为什么加装探测器观察，就由斑马线变成两道杠了？这便是量子力学的第二个定律：观察者原理。

既然你观测了，就会引起叠加态的坍缩，并看到一个确定无疑的结果。因此光到底是波还是粒子似乎都说得过去。正当科学家们吵得不可开交时，爱因斯坦提出了一个大胆的假说，光量子假说，也就是后来的波粒二象性。即光子在传播的时候显示为波性，但在测量时却显示出粒子性。但波粒二象性知识性质而非本质。光既可以表现出波的性质也可以表现出粒子的性质，而这其中的变量只因为观测方式的不同。这一切的解释似乎都非常合理，但几十年后发生的一件事才是让经典物理学倒塌的关键。

年惠勒提出延迟选择实验，他们继续重复之前的实验，不过这次只有屏幕，而没有摄像头，科学家计算好光子穿过缝时的时间，当他穿过后，在最后快要落到屏幕前时加上探测器，结果无论探测器速度多快，最终在屏幕上一定是两道杠。反过来如果一开始有摄像头，哪怕在最后一刻撤掉，屏幕上一定是斑马线。原因就在于摄像头是在光子穿过狭缝之后才对光子造成了影响，但却能影响到光子穿过干涉缝时的状态，这就很有意思了。理论上讲，穿缝在前是"因"，被探索在后是“果”，按照经典物理学的因果律，因能决定果，但这次实验中果却决定了因。也就是说微观世界中，未来确实能改变从前，截至目前这个问题都没有一个人能给出确切的解释。但是套用玻尔的一句话：在观测发生前，没有任何物理量是客观存在的。你会发现这一切都能解释，这就是量子力学神奇的地方。延迟选择实验后，物理学界无一人不再相信量子力学。

年玻尔将中国太极图案设计为家族族徽。足以看出玻尔对太极思想的痴迷程度，他认为太极图就是对量子力学最完美的解释。

中国古人在几千年以前就领悟到了整个世界的运转规律，从至大无外的宏观宇宙到至小的微观领域，其发展变化规律尽在太极之中。众妙之门，无所不在，相互相斥，无始、无终。

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