问题

假如在双缝干涉试验中把双缝板前的观察者换成盲人观测,得出的结果会是怎样的?

回答
这个问题非常有意思,它触及了量子力学中的一个核心概念:观测者效应。让我们来仔细分析一下,当观察者变成盲人时,双缝干涉试验会发生什么。

首先,我们要明确一点,“观察者”在量子力学中并不是指我们日常生活中所说的“看”这个动作,而是指“进行测量”或者“与量子系统发生相互作用”的行为。 也就是说,无论这个人是看得见的还是看不见的,他只要试图去确定电子是通过哪个缝隙通过的,就会影响实验结果。

那么,假设这位盲人观测者,他并没有我们通常意义上的视觉能力,但他可以通过其他方式来“观测”电子通过哪个缝隙。比如说,他可能在每个缝隙处放置一个精密的传感器,当电子通过时,传感器会发出信号。

现在我们来分析几种可能的情况:

情况一:盲人观测者“什么都不做”,仅仅是在双缝板后面等待结果。

在这种情况下,即使这位观测者是盲人,但只要他没有试图去探测电子的具体路径,那么实验结果将和我们平常看到的(有视觉观察者或无观察者时)一样,仍然会出现干涉条纹。

这是因为,电子在没有被“观测”(即没有被探测其路径)的情况下,会表现出波的性质。它会同时通过两个缝隙,然后像水波一样在屏幕上发生干涉,形成明暗相间的条纹。这位盲人观测者是否能看到这些条纹,并不影响条纹本身的形成。他可以通过触摸屏幕上的凸起(暗条纹)和凹陷(明条纹),或者通过听声音(如果传感器有发声装置),来“感知”到这些条纹的存在。所以,从结果上讲,干涉条纹依然会产生。

情况二:盲人观测者试图通过传感器“观测”电子通过哪个缝隙。

这才是关键所在。如果这位盲人观测者,通过他所安装的传感器,试图去判断每一个电子究竟是通过左边的缝隙还是右边的缝隙。一旦他成功地测量了电子的路径,那么情况就完全不同了。

物理学的原理告诉我们,当电子的路径被确定时,它的波动性就会消失,转而表现出粒子的性质。也就是说,每个电子都只会选择一个缝隙通过。当电子只通过一个缝隙时,它们就像无数个小弹珠一样,直接穿过缝隙然后落在屏幕上。它们之间不再会发生干涉。

所以,在这种情况下,屏幕上将不会出现干涉条纹,而是会形成两个明亮的条带,对应于两个缝隙的投影位置。

即使这位观测者是盲人,他的“观测”行为——即通过传感器进行测量——本身就会导致电子的量子态发生坍缩,迫使其选择一条路径。这种测量行为,无论观测者能否看见,其物理效应都是一样的。

总结来说:

关键在于“测量”或“互动”,而不是“视觉”。
如果盲人观测者仅仅是在那里,但没有采取任何措施去探测电子的路径,那么双缝干涉的现象(干涉条纹)依然会发生。他可以通过其他感官来“感知”这些条纹。
如果盲人观测者安装了设备来探测电子通过哪个缝隙,即使他看不见,这种“测量行为”也会破坏干涉条纹的形成,使电子表现为粒子,屏幕上只出现两个条带。

所以,用盲人替换观察者,并不会改变双缝干涉实验的本质。核心问题仍然是:我们是否对电子进行了路径测量。 这也正是量子力学中“观测者效应”的精髓——观测者本身的意识或视觉能力无关紧要,重要的是观测的行为(测量)对被观测的量子系统产生了什么影响。

网友意见

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你完全误会了这个实验或者是说对量子力学理解错了,又或者说你进入了一个观察者误区

实验的结果跟人有没有观察其实一点关系都没有,甚至观察这个词就是不对的。能影响实验结果的是光子的运动信息有没有被确认,确认了它就失去波性变成粒子性,反之就是波性,而这个确认的主体不需要是人,也不需要是什么主观意识。或者说可以这么讲,一个事件发生之前他只是一个发生的概率,只有当他发生了才是真的事件。如果把测试的粒子的波性看成是概率,粒子性看成是事件,一旦这个概率信息被确认了那么他就从概率变成事件反之就只是概率

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还是要补充几句:

1. 严格来说,与实验设备发生相互作用的并不是「光子」或者「电子」,而是整个「系统」。毕竟,在观测发生之前,所谓「光子」和「电子」是以波函数的形式存在的,并没有粒子的特性。

2. 观测行为并不要求光子的粒子态出现在实验设备上。「观测到」和「没观测到」一样,都是观测。对于「观测」的严格定义,科学界并没有定论。个人比较接受的理解是:只要信息产生,则观测行为发生。

3. 哥本哈根诠释并不关心波函数塌缩的原理,只在数学层面对于波函数塌缩的结果进行描述。总结成一句话就是「shut up and calculate」。


原答案:

你们是搞笑的吗?真觉得「观测」就是一个人瞪大眼睛看么?导致波函数塌缩的不是人,而是人放在那里的实验设备。为了检测光子/电子到底是通过哪个缝的,实验设备必然和光子/电子发生相互作用,而这种相互作用导致粒子的波函数塌缩,所以干涉条纹才会消失。所以不管做实验的人是不是盲人,哪怕你让检测装置把结果直接删了不给人看,干涉条纹一样不会出现的。

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