量子力学经典论战风波再起,这次换玻尔的孙子上场了

更新时间: Jun 28, 2020  作者:刘熊猫四川麻将  来源:

91 年前的索尔维会议上,玻尔提出的波粒二象性理论击败德布罗意的导航波理论,赢得了多数物理学家的认可。然而最近,一个油滴实验令学界不得不重新思考这场纷争。

2020年,巴黎的一名学生偶然做了一个 弹跳油滴实验 ,发现了可能颠覆玻尔量子力学理论的现象:当微小油滴落在振动油浴表面时,它会在油浴表面上下弹跳,并具有隧穿障碍物等行为,能够在不带任何神秘色彩的情况下重现量子现象!

这名学生所在的实验室由流体物理学家伊夫·库代领头,库代将其描述为 油滴在油面上冲浪 ,他们发现弹跳的油滴在围绕油面中心转动时,只沿某些 量子化 的轨道运动,有时还会弹跳到另一个量子轨道上,这与电子在原子核中的运动十分相似。

库代猛然意识到,他们可能实现了一个被遗忘多年的量子构想。这一构想由法国物理学家路易斯·德布罗意提出,与现在普遍接受的尼尔斯·玻尔主张的量子力学标准 哥本哈根诠释 有着完全不同的量子解释。

玻尔与德布罗意之争

一个世纪前,第一次粒子实验产生了匪夷所思的结果。丹麦物理学家玻尔提出了量子力学标准 哥本哈根诠释 ,打破了传统,宣称在量子尺度上被观测之前一切都是 不真实 的。粒子的位置不再是 确定的 ,而是在测量之前是随机的,由概率波函数决定。在测量的一瞬间:波函数塌缩成一个点,粒子飞跃至这一点,它的位置才真正成为 现实 。

当时的大多数物理学家都被玻尔说服,接受了这一不可思议的概率宇宙:自然界是测不准的,世间万物都有着令人费解的波粒二象性。

然而阿尔伯特·爱因斯坦和德布罗意却提出异议,爱因斯坦说: 上帝不掷骰子 ;德布罗意则坚信量子尺度上的现象并不玄妙,是和现实世界一样 真实的 ,光子、电子等一切物质的粒子性和波动性都是明确的。他还提出了 导航波 理论,即每一粒子都具有决定性的轨迹或空间位置,由真实存在的波函数引导——与库代实验中推动油滴反弹的波浪相似。

1929 年的法国物理学家德布罗意。图片

1927 年索尔维会议上,众多杰出的物理学家相聚探讨量子力学的意义,出席会议的沃尔夫冈·泡利在会中指出,导航波理论无法适当处理非弹性散射。德布罗意无法给出导航波背后的物理本质,最终还是玻尔革命性的理论取得了胜利。

78 年后,导航波理论几乎已被世人遗忘,而忽然间库代等人在巴黎发现的油滴弹跳现象,成为了一个德布罗意猜想的 模拟系统 。

弹跳油滴 vs 双缝干涉

情形又有了再次反转。2020年以来,世界各地的研究者们进行了一系列弹跳油滴的 双缝实验 ,结果表明库代那次类似量子现象的惊人展示存在错误,击碎了一些物理学家的美梦。有趣的是,推翻德布罗意理论的人不是别人,正是尼尔斯·玻尔的孙子托马斯·玻尔。

(责任编辑:熊猫四川麻将)

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