[請益] 關於電子通過雙狹縫干涉的問題

看板Physics作者 (..........)時間10年前 (2013/09/05 17:46), 編輯推噓6(6推 0噓 47→)
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最近在看一本科普書叫"愛麗絲漫遊量子奇境" 關於電子通過雙狹縫進行干涉這件事。 他的意思好像是， 當電子通過雙狹縫時，如果我們對他不做任何觀測， 那他在後面光屏的成像會是一個類似波干涉的圖。 但是若我們去觀察電子確切通過哪一點的話， 出現的圖像就不是波干涉的圖了，是個偏粒子現象的圖形。 就和這個影片表現的一樣。 http://www.youtube.com/watch?v=ZImlf6S9WnE
但是我有一個問題， 真的會有儀器可以確切觀察出電子通過哪一邊的狹縫嗎？ 究竟這個實驗是一個思想實驗還是一個可以在現實中得到的實驗？ 觀察之後圖形改變這件事，室友給我一個想法。 測量的東西越小，儀器所發出的波，波長越小，因此此波能量極大。 故測量時會"碰"到電子，使電子能量增大，波長變小。 因此狹縫對電子而言，縫隙已經變得太大了，而無法產生干涉。 我的疑問是， 這個"碰"的行為真的會發生嗎？ 印象中讀到現在，沒有波碰到波而能量變大的狀況。 還是這個現象就只是量子物理的一個公理，無法解釋？ 現在剛好要升大三，還沒碰過量子力學導論， 希望版上各位大大能幫我解答，感謝!!! -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 140.113.121.104
推
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我覺得應該是用測不準來解釋耶！
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這樣感覺很套公式 有沒有不套公式的講法??
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就是我想知道這個觀察的過程中 發生了什麼事??
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推
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你干擾了電子 各個電子就沒有同相位 不同相位就沒辦法干涉
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推
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你沒有讀到波碰到波能量變大的狀況，是因為大學物理是溫室裡
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的學問。
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拿繩子來說，如果彈性位能是 1/2 k x^2 + O(x^4)，你看看繩
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波會發生什麼事？
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波碰到波會穿過去是線性系統的特徵。現實上大概沒有東西是線
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性的，只有大約是線性的系統而已
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至於這個測量的時候發生了什麼事...全世界沒有人知道。
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你室友說的「測量這個行為干擾了受測的量子態」聽起來是最自
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然最不玄幻的解釋了，可是也沒有人成功從這裡出發導出什麼
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結論來。
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Copehagen interpretation直接說，不管你怎麼測量的，就算是
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擲筊卜卦看水晶球也好，只要你知道電子從哪個洞過去，量子態
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就改變了。
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換句話說，根據哥本哈根那群老前輩的共識，「人類知不知道」
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本身就會影響量子態，跟你怎麼測量的沒關係。
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（現在我在這裡推文解釋，還是沒辦法相信他們竟然可以接受
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這麼玄幻的公設...）
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除非你將來研究要往基礎量子力學那邊挖下去，不然實用上大家
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都直接拿哥本哈根的玄學來用就是了。
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推
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現在最夯的是上面那個
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推
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不負責任亂入一下。量子波動力學最早是從Hamiltonian系統開
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而且粒子受到場作用。但是在Dirac那篇1928年的論文
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the quantum theory of electron有討論在no field情形
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我絕得那跟廣相的測地線有異曲同工之妙
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當粒子不受場作用時，就是所謂的慣性自由落體
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可是你一旦要測量它....根據你所在的位置就產生座標
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就是場源
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只是現在跟schrodinger eq不同的是原本電子是受到連心力
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而遵守U(1)對稱...於是根據Noether theorem有角動量守恆
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但是現在如果你拿光子測量，系統遵守的是Lorentz對稱
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那也許就是某種線動量守恆
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總之兩種情形因為測不准原理都是波
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不過我奉勸你，量子力學不用唸到很徹底才處理先進問題
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套句費曼的話沒有人真的懂量子力學
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再說量子力學從一開始的Hamiltonian system組態空間
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real space/reciprocal space互為dual space....到後來
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path integral functional variational principle
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內容牽扯到的太廣泛......加上Green function之類的
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要唸量子力學等於在廿通數學一樣
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除非你目標是在得數學的Fields medal；不然專注在物理的
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unsolved problem就需要時再找來用就好
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我說Hamiltonian的dual space意思就是，統計上它是先求
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系統組態....因為動能那裡是用laplacian線性算子
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至於爲什麼動能可以那樣表達大概就是Hamilton系統的特色了
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辛幾何之類的吧
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推
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總之先培養物理的直觀直覺吧。但是要寫文章時就要強調
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數學的rigor了
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