正文

變動(dòng)不居的物質(zhì)(8)

念力的秘密:釋放你的內(nèi)在力量 作者:(美)琳內(nèi)·麥克塔格特


蔡林格對重疊現(xiàn)象和哥本哈根詮釋的意義(即次原子粒子只以潛態(tài)存在著)特別感興趣。他感到好奇,只有構(gòu)成物體的次原子粒子是存在于“鏡廳”狀態(tài)的嗎?還是說較大的物體一樣如此?為了回答這個(gè)問題,蔡林格動(dòng)用了一種被稱為洛氏干涉計(jì)的儀器。這種儀器由麻省理工學(xué)院的科學(xué)家研發(fā),是19世紀(jì)英國物理學(xué)家托馬斯·揚(yáng)在著名的“雙縫實(shí)驗(yàn)”中使用的器材的變體。在該實(shí)驗(yàn)中,揚(yáng)讓一道白光穿過一張厚紙板上的一個(gè)孔或一道縫隙,再穿過第二塊紙板的兩個(gè)孔眼,最后抵達(dá)第三片空白紙板。

在物理學(xué)術(shù)語里,兩道協(xié)調(diào)的波(協(xié)調(diào)是指波峰和波谷的起伏時(shí)間一樣)碰撞在一起的情況專業(yè)上稱為“干涉”。發(fā)生干涉現(xiàn)象的話,兩道波的強(qiáng)度大于每個(gè)獨(dú)立個(gè)體的振幅,信號也變得更強(qiáng)。這相當(dāng)于是一種產(chǎn)生影響或是交換信息的結(jié)果,稱為“建設(shè)性干涉”。但如果是一個(gè)到達(dá)波峰,另一個(gè)到達(dá)波谷,則會(huì)傾向于互相抵消,這種情形稱為“破壞性干涉”。在建設(shè)性干涉的情況下,所有波都會(huì)同步擺動(dòng),發(fā)出的光更強(qiáng)。反之,破壞性干涉會(huì)讓光互相抵消,剩下一片漆黑。

在揚(yáng)的實(shí)驗(yàn)中,光線通過第二片紙板的兩個(gè)孔眼后,會(huì)在第三片紙板上形成斑馬線狀黑白相間的條紋。如果光只是由一連串粒子構(gòu)成,那它通過第二片紙板之后,理應(yīng)是在第三片紙板上顯示出兩個(gè)最亮的光點(diǎn)。不過,光最強(qiáng)的部分卻是在兩個(gè)孔眼的中間,顯然,這是由那些波彼此互相干涉所產(chǎn)生的振幅的重疊所導(dǎo)致的。揚(yáng)由此首先意識到,光線是以重疊波的形式從兩個(gè)孔眼穿過、漫開。

同一個(gè)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)代版本則是把一個(gè)個(gè)光子激射過兩條縫隙。它們一樣會(huì)在第三片紙板上形成黑白相間的條紋。這證明,即使是光的基本單位,一樣是以散開的波狀前進(jìn),而且影響范圍較大。

20世紀(jì)的科學(xué)家還用其他的量子粒子來繼續(xù)做揚(yáng)的實(shí)驗(yàn),證明了量子體是以波狀前進(jìn),會(huì)同時(shí)穿過兩條縫隙。向三重屏幕激射一串光子,結(jié)果會(huì)像光束一樣,在第三面屏幕上形成明暗交替的干涉模式。由于需要至少兩道波才能形成這樣的干涉模式,因此它意味著,一個(gè)光子可以神奇地同時(shí)穿過兩條縫隙,然后在重新結(jié)合時(shí)形成干涉現(xiàn)象。

雙狹縫實(shí)驗(yàn)概括出了量子物理學(xué)的一個(gè)核心奧秘:次原子粒子不是一個(gè)觀眾座位,而是一整座體育場。它也證明了:存在于封閉的量子態(tài)的電子是無法被一窺全豹的。想要確認(rèn)一個(gè)量子體,你就非讓粒子在行進(jìn)中停下來不可,但一旦停下來,它又會(huì)垮陷成為單一的點(diǎn)。

蔡林格重做雙狹縫實(shí)驗(yàn)時(shí)沒有使用次原子粒子,而是使用分子。他的干涉計(jì)的第一個(gè)屏幕有一排狹縫,第二個(gè)屏幕的狹縫與第一片完全平行,其作用是通過分子衍射(或偏斜)。第三個(gè)屏幕與分子束成直角,功用就像一道具有掃掠功能的“面具”,能夠計(jì)算通過的所有分子波的大小,通過極敏感的激光探測器,可以鎖定分子的位置和它們的干涉模式。

做第一回合的實(shí)驗(yàn)時(shí),蔡林格與他的人員精挑細(xì)選出一批富勒烯分子作為實(shí)驗(yàn)材料。富勒烯俗稱“布基球”,由60個(gè)碳原子構(gòu)成,每個(gè)有一納米大小,在分子世界里算是龐然大物。他們會(huì)選擇富勒烯,不只是因?yàn)樗w積巨大,還因?yàn)樗螤钫R,就像一個(gè)形狀對稱的小足球。


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