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2009年12月30日 星期三

第n手報導之二,波粒二象性

問題:一種現象是波又是粒子的問題在哪裏?以雙狹縫干涉實驗為例,
如果是粒子,則一次只能通過一個狹縫,無法一次通過兩個狹縫。(這是「常理」)
如果是波,則可能兩個狹縫都通過,而其成像可能為深淺相間的干涉條紋。
參考wiki: http://zh.wikipedia.org/zh-tw/波粒二象性

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現代物理的實驗,已經有方法可以一次射出一個光子來做雙狹縫干涉實驗。問題來了,在許多光子分別且分時通過雙狹縫後,為何最後成像為深淺相間的干涉條紋呢?也就是說,有些地方會呈現暗紋。為何就是沒有單獨的光子會在該處成像?
除了光子外,其他粒子是否也有相同現象?是的。所測試過的粒子約在數千之譜。於是科學家料想所有粒子都有此一現象。(這是「歸納」邏輯)
只要系統夠大、條件夠完整,科學家料想波粒二象性是普遍的。

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第n+1手 心得

Q1: 這和德布羅依的物質波一樣嗎?(2013/11/29)是的。

Q2: 射出去後的粒子,除了成像為明暗條紋外?是否還有什麼剩下來了?(2013/11/29)暗部表示粒子未到達該處,因為自身干涉。亮部則是粒子到達該處而感光。

Q3: 這個令人震驚的現象又如何影響日常概念?(2013/11/29)顯示人類可能被種種預先的假設、概念性的思考及意識限制。典型的例子如「量子穿隧」在古典的想法是不可能出現的。又如粒子本身的性質同時通過兩個狹縫而自身干涉,顯示我們對粒子的堅實概念需要修正。



2009年12月29日 星期二

第n手報導之一,量子物理的客觀隨機性

*若內文存有謬誤,盼能不吝指出,以資更正,此乃本文立意之一。

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1. 相對於客觀隨機性,有所謂的主觀隨機性。意思是,你可以經由一連串的推理得知在貎似隨機的事件中,其實是有一個起因的,只要起因改變,結果也跟著變。也就是這個「隨機事件」其實是非隨機的。例如擲出一個骰子,得到某一個點數。你也可以想像一個高手可以擲出任意他想要的點數。

  2. 量子物理中的客觀隨機性,主要源自光的單/雙狹縫實驗產生的隨機結果。就單一的實驗而言,光子會落在哪一個位置,是完全隨機的,沒有規律可言。無法上溯任何「起因」。如果收集很多光子的實驗,則可看出波動圖畫。


(2013/11/29 補充)
  3. 這裏的主觀隨機性,可說是我們「不知道」、無法「取得資訊」或是有更深層的因「存在」。而客觀隨機性,是指量子的疊加狀態,即使是在更細微的層次,也找不到「因」。也就是說,在我們觀測之前,其狀態都是未決定的,而不是一個已出現的狀態而我們「不知道」。但詭弔的是,收集很多「隨機」(疊加)光子的結果,卻又出現了一個整體圖像-某種規則。



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第n+1手 心得

  為何這個觀念很重要? 只因這個異於古典的看法,可以顛覆我們的宇宙觀。
  A. 古典的世界 - 基本上可以看做是機械化的世界。試想我們在分析一個事件時,通常都用抽絲剝繭的方式,希望可以在其中找到因果關係及所謂來龍去脈。又例如說,因為有淨力,所以物體才有加速度、有了作用力,才有反作用力。再例如說20世紀的西方醫學,把人體分割成各種器官,料想是器官之間的機械式合作,而有各種功能。
  A.1 綜上所言,顯示目前多數人的宇宙觀,可能都屬於機械式的宇宙觀,也就是可以拆解為各個小部份,而彼此互為因果而產生種種現象。
  A.2 其中涉及「理性」推論的部份,背後代表的就是大家習知的因果法則。

  B. 如果這個世界是純然隨機的,那麼會是怎樣的世界?
  B.1 甲出現後,乙就跟著出現,但甲/乙之間沒有因果關係。只是純然有系統地、一致地伴隨出現。(規則及關係,都只存在於有意識者的定義及意識之中)
  B.2 沒有因果法則,也沒有理性不理性,亦不存在任何有意義的推論,而推論本身只是系統性的明白甲出現會伴隨乙出現,其間無任何關係。規則(或法則)僅存在有意識者的抽象理解之中。歸納及演譯,未必有用。
  如果世界真的像B一樣,討論範圍會愈來愈大,包括老莊哲學、語言哲學、甚至高等的邏輯...。所以至今對這種現象的詮釋仍未有定論,似乎是顯而易見的。