單粒子雙縫實驗中存在量子疊加態嗎?
我們顛覆了單粒子雙縫實驗中的波粒相變論,現在要顛覆單粒子雙縫實驗中的量子疊加態論。其實薛定諤貓思想實驗已經否定了量子疊加態。
薛定諤貓思想實驗:把一隻貓,一個裝有氰化氫氣體的玻璃燒瓶和一個放射性原子
核放進封閉的盒子裡。當盒子內的監控器偵測到衰變粒子時,就會打破燒瓶,殺死
這隻貓。在一小時內,這個放射性原子核衰變的機率為50%,沒有衰變的機率也同樣
為50%。根據量子疊加態學派的解釋,在實驗進行一段時間後,貓會處於又活又死的
疊加態。可是,假若實驗者觀察盒子內部,他會觀察到一隻活貓或一隻死貓,而不
是同時處於活狀態與死狀態的貓。是觀測使得疊加態塌縮成兩種可能狀態中的一種。注意,不是觀測知道生死,而是觀測決定生死。
薛定諤用這個思想實驗,把微觀的狀態疊加邏輯連接到宏觀的狀態疊加。又用宏觀
狀態疊加的不存在(貓不能同時處於活狀態和死狀態)否定了微觀狀態疊加的不成立。至此,量子疊加態應該被徹底否定。可是不知為什麼,這個幽靈一直在量子力學界徘徊。據說,量子疊加態可以解釋單粒子雙縫實驗。那我們就看看,量子疊加態是否在單粒子雙縫實驗中成立。
量子疊加態論者認為,一個電子從電子槍出發,當電子達到雙縫屏時,如果電子在縫1,處於量子態g1,如果電子在縫2,處於量子態g2。如果沒有觀察,電子處於線性疊加態,0.5g1 + 0.5g2,電子的一半通過縫1,電子的另一半通過縫2。如果沒有觀察,展開0.5g1 + 0.5g2,其中有一項叫相干項。相干項導致了干涉圖樣。如果觀察到電子是從哪個縫通過的,導致了疊加態塌縮,塌縮成本徵態g1或者g2,也就是電子通過雙縫之一。電子通過雙縫之一就不能應用0.5g1 + 0.5g2,就沒有相干項,就不能干涉,就不能在接受屏產生干涉圖樣。
如果這個態指的是波,波通過雙縫是相容的,並不構成兩個量子態。如果這個態指的是電子的質量部分,在縫1和縫2確實構成量子態。但是,實驗結果和量子不確定性原理告訴我們,無論觀察與否,一個電子要過雙縫屏,其質量部分或稱粒子,只能通過雙縫之一。也就是說,電子或是處於量子態g1,或是處於量子態g2,但不能同時處於g1和g2。也不能一半通過縫1,另一半通過縫2(如果粒子一半通過縫1,另一半通過縫2,或同時通過縫1縫2,按量子不確定性原理,都要在接受屏上打出兩個曝光點。但這與實驗結果不符)。所以,線性疊加態0.5g1 + 0.5g2根本就是不成立的。g1和g2不同時存在,不能疊加。
量子疊加態論者對於觀測導致了疊加態塌縮還有另一種說法。這就是,一旦觀察到電子是從哪個縫通過的,導致了疊加態塌縮,塌縮成沒有波動性的經典粒子。沒有了波動性也就沒有了干涉圖樣。
其實這種說法更經不起實驗的檢驗。擋住一個縫,就知道電子是從哪個縫通過的。其結果是單縫實驗的圖樣,有波動性!就是在雙縫附近安裝探測器觀察,曝光點還是隨機的,也不是一個曝光點。
幾率波-粒子模型是這樣解釋的。幾率波通過雙縫,形成兩個同相的子波源(圓柱面波)。兩個子波源在雙縫屏後疊加,波及到接收屏是干涉分布。粒子只從一個縫通過,然後在疊加的機率場中以正比于振幅的平方的概率隨機選擇自己的位置。這樣每個通過雙縫屏的電子只在接收屏幕上打出一個點。電子打多了,在接收屏上形成干涉條紋。如果在雙縫附近安裝探測器,探測器的場參與疊加,破壞了(影響了)干涉分布,失去干涉圖樣。探測器參與後的疊加場很複雜,但粒子在場中的選擇還是隨機的。雖然沒有干涉圖樣,但也不是一個曝光點。
行文至此,我們已經顛覆了量子疊加態。為什麼態疊加說又能符合一些實驗結果呢?那是因為態疊加在數學上類似機率波的數學期望。如果100電子過雙縫屏,大約有50個通過縫1,50個通過縫2。但是數學期望是描述多粒子的統計指標,不能描述一次試驗。
量子疊加態論者的“看一眼決定生死”本質上是意識決定論。