观察者效应实验

观察者效应实验 观察者效应是什么?

观察者效应是什么?

观察者效应是什么?

所谓的“观察者效应”,指的是我们几乎没办法不影响我们观察的事物,只不过是程度高低不同而已。需要注意的是,“观察者效应”和“不确定原理”并不是一回事儿,尽管你会常常遇到人们对这两个概念误解误用。简要地说,前者重点在“观察”,后者重点在“测量”。

在量子力学中,“观察者效应”是说:“一个量子力学系统在某个特定状态被观察得越频繁,该系统就越可能保持原来状态。”

观察者效应是什么?

观察者效应源自物理学的双缝实验,是指由于观察者的存在改变了物质的状态。通俗的解释,是指被观察的现象或事物会因为观察行为而受到一定程度的影响。

观察者效应的实验来源

双缝实验,著名光学实验,在1807年,托马斯·杨总结出版了他的《自然哲学讲义》,里面综合整理了他在光学方面的工作,并在里面第一次描述了双缝实验:把一支蜡烛放在一张开了一个小孔的纸前面,这样就形成了一个点光源(从一个点发出的光源)。现在在纸后面再放一张纸,不同的是第二张纸上开了两道平行的狭缝。从小孔中射出的光穿过两道狭缝投到屏幕上,就会形成一系列明、暗交替的条纹,这就是现在众人皆知的双缝干涉条纹。

在量子力学里,双缝实验是一种演示光子或电子等等微观物体的波动性与粒子性的实验。双缝实验是一种“双路径实验”。在这种更广义的实验里,微观物体可以同时通过两条路径或通过其中任意一条路径,从初始点抵达最终点。双缝实验是最早利用单一光源形成两束相干光,从而获得干涉现象的典型实验。[1]

这一想法最早出现在魏茨曼科学研究所在1998年的一篇著名论文里。该文提出,观察行为改变了电子在通过小孔时的行为。当没有被观察时,它们表现为粒子和波当存在观察时,它们只能表现为粒子。

研究人员对该现象进行了深入的研究,其中包括一份2011年的文章,证明了当测量其位置时,通过小孔移动的光子的动量受到干扰。[2]

当量子“观察者”在观察时,量子力学表明粒子也可以表现为波。这对于亚微米级的电子是成立的,例如。在美国,距离测量不到一微米,或千分之一毫米。当表现为波时,电子可以同时通过势垒中的几个开口,然后在另一边再次相遇。这被称为干涉。现在,关于这个现象最荒谬的事情是,它只能发生在没有人观察它的时候。一旦观察者开始观察粒子穿过这个开口,得到的图像就会发生戏剧性的变化:如果一个粒子可以被看到穿过一个开口,很明显它没有穿过另一个开口。换句话说,当被观察时,电子或多或少被强迫表现得像粒子而不是波。因此,仅仅观察的行为就会影响实验结果。