觀察者效應:科學家無法解釋測量對粒子的影響的悖論

超自然現象探索官 2024-05-20 07:55:44

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當我們觀察周圍的物體時,我們如何看待它們、何時何地看待它們並不重要。不管這一切,它們仍然保持不變。但在科學領域,尤其是在量子物理學領域,情況並非如此。它通常侵犯神聖的現實主義原則,該原則闡述了獨立于觀察者意識的客觀現實的存在。很多時候,人們就是這樣看待“觀察者效應”的悖論的。

相互作用

例如,電子的行爲取決于它的測量方式。然而,當地的類比有所不同。人們的行爲開始與平常不同,因爲他們知道自己正在被監視。電子也會發生同樣的情況。在量子力學中,觀察者效應早已衆所周知。根據它們附近是否有觀察者,它們可以以兩種方式表現:成爲粒子,或成爲波。

這種現象存在于其他領域(心理學、社會學、計算機科學、語言學),但在那裏研究得最少。觀察者本身會影響情況,只是有時他的影響表現爲不正確的測量、不正確的儀器使用、計算或研究錯誤的後果。一旦觀察者正確地完成了所有事情,在這種情況下效果就會消失。

量子力學將觀察者理解爲記錄現象的測量裝置。事實是,在我們的世界中,真空和孤立的物質根本沒有任何意義,因此粒子只能通過它們的相互作用來描述。在他們最初的互動中,我們無法對他們說什麽。它們需要被取出、准備並進行另一種交互——測量。

根本問題

但如果我們改變相互作用,我們的測量結果會有多准確?粒子本身不會因此而改變嗎?然而,物理學家更關心的是觀察者本身——他也是參與者,因爲他不僅觀察,而且決定亞原子粒子的性質。原則上,我們只能在交互的背景下談論它們。粒子將根據其測量方式來實現其可能的屬性。量子物理的悖論:一旦觀測系統發生變化,被觀測物體的性質也會發生變化。

這是理解所有現象和事物如何緊密相連的重要一點。粒子不具有精確或恒定的特性;它們不斷地轉變爲另一種形式的能量,或者相互轉變。它們的所有特征都直接取決于我們選擇看待它們的方式。當我們以一種方式測量粒子的某些屬性時,它的另一種屬性就會改變。這就是現實。

“量子粒子(電子、原子或分子)非常小,任何測量儀器都不可避免地會影響它們。這不是一個技術問題,而是一個基本問題——大自然的設計方式使我們無法以任何方式消除這種影響。通過測量這一事實,我們改變了量子物體的狀態。”物理和數學科學候選人基裏爾·波洛夫尼科夫指出。

電子照明

物理學中出現了不同的形而上學性質的問題。一旦你想測量粒子的精確位置,就不可能做到。畢竟,它既沒有速度也沒有運動方向。描述一下她的動作?但她並不在太空中。但對科學家來說更難理解的是,粒子究竟如何知道它正在被觀察並改變其特性。

例如,爲了觀察電子,科學家通過將光子光流引導到它來“照亮”它。它們與電子相互作用並自動改變其特性。如果沖擊力更強,測量會更准確,但變化也會更多。最著名的例子是托馬斯·楊的雙縫實驗。如果觀察者沒有參與其中,那麽,當電子同時穿過兩個狹縫時,其行爲就像波一樣。

當觀察者出現並試圖確定每個電子飛入哪個狹縫時,它們立即變成了粒子。當魏茨曼研究所的物理學家重複這個實驗時,他們有了一個發現。如果改變觀察裝置的參數,使他看到更少或更多的電子,那麽這些電子會立即改變它們的行爲。因此,在微觀世界中,出現了以下情況:整個量子系統會隨著任何測量或觀察的嘗試而發生變化。

不是一個獨立的現象

每個人都批評“觀察者效應”:“觀察者”一詞本身和“影響”一詞,越來越多地被理解爲心靈感應影響。從這個意義上說,這是非常重要的,或者說,必須指出基本點。即觀察者將如何影響實驗結果。因此奧地利物理學家進行的雙縫實驗不是用電子,而是用富勒烯分子。

最初,它們只表現出了它們的一個特征——波浪。此後,科學家開始逐漸加熱它們,富勒烯分子開始表現得像粒子並發射紅外輻射。在這裏,確定這個或那個分子飛過哪個狹縫不再困難。因此,觀察者並不在場,但波的性質仍然變成了微粒的性質。

而實驗者影響體驗的效果已經被科學數據所證實。需要更多的研究來闡明這一過程的原因和程度。“觀察者效應”很可能不是一個獨立的現象,而是幾種相互關聯的現象。

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超自然現象探索官

簡介:致力于超自然現象、星球科普、天體物理學、天文學