量子纠缠和灵魂伴侣(25)
2023-05-01 来源:飞速影视
第二点是电子似乎同时通过两条狭缝,而且自己跟自己发生了干涉,这是为什么呢?
分析:我们将第一点和第二点放在一起来进行分析。我们先来分析一下电子干涉的本质是什么。我们先来看看电子的纠缠是怎么形成的,从中我们可以看到电子之间的干涉如何形成的。
图7:电子纠缠性形成示意图
图中电子1处于一种定态,它有两个电子云,分别为A和B。由此可以知道电子1以一定的概率,在A和B两处空间之间非连续性的运动,它可以跳来跳去。电子2由下至上的往上运动,由于电子之间存在着相互作用的斥力,也就是库仑力,所以2的电子云分开成为了两朵。如果电子1在A,电子2就在A’;如果电子1在B,电子2就在B’。这两朵电子云发生了量子纠缠了。去测量电子1的那一刻,才能确定电子1的确切位置,用科学语言来说就是坍缩了,而实际并无坍缩这一回事的,只是一种方便的说法而已;而知道了电子1的位置,就可以马上知道电子2的位置了的。
我们通过这个图可以加深对量子纠缠的理解。同时我们会想,电子不是有分身术吗?可以分成两朵电子云,是不是可以同时穿过双缝,并自己跟自己发生干涉呢?
图8:单电子双缝干涉示意图
我们看看上图,电子源发射出来的单个电子以同等的概率通过双缝。而电子在穿过双缝之后,如果用电子云图来表示电子,该如何表示呢?是不是很小的一团呢?不是的,由于受到狭缝的影响,发生了衍射。所谓的衍射是由于受到狭缝的影响,电子改变了原来的运动方向,在各个方向上都有一定规律性变化的的概率。电子云就是不断地扩大的一个图的,如果没有屏幕的限制,电子云原则上可以无限的扩大的,电子可能出现的地方,都是电子云所覆盖之处。当然以狭缝为中心,越往远处,电子云的空间密度就越稀薄。图中为了方便理解,所以画成了线的形式,实际应该是很大的两个电子云图。通过双缝之后,一个电子有了两朵这样的电子云,当然在狭缝处不会同时出现电子,也不会同时检测到电子的。可是两朵电子云如同水波一样,会有互相重叠的地方,这些地方电子出现的概率是100%。
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