费恩曼物理学讲义：电子路径的闪光现象

2023-12-01 理论教育版权反馈

【摘要】：比方说，假如电子采取经过小孔2的路径，如图1—4上画出来的，我们应当看到来自图中标有A的位置附近出现闪光。如果电子经过小孔1，我们可以预料在上面的小孔附近将看到闪光。假如发生这样的情形，我们看到在两个位置上同时出现闪光，那是因为电子分成了两半……。我们观察到的第一件事是电子经过时所散射出的闪光并没有变弱。这就解释了为什么在灯光暗淡时有些电子没有被“看到”就跑了过去。当电子经过时，周围正好没有光子。

现在来考虑如下的一个实验。在前述的电子仪器中我们加上一个很强的光源，放置在墙的后面，且在两个小孔之间，如图l一4所示。我们知道，电荷会散射光。这样，当电子通过某一小孔一路来到探测器时，无论如何它肯定是沿着某一路径来到并会将一些光散射到我们的眼睛中，因而我们可以看见电子在哪里飞过。比方说，假如电子采取经过小孔2的路径，如图1—4上画出来的，我们应当看到来自图中标有A的位置附近出现闪光。如果电子经过小孔1，我们可以预料在上面的小孔附近将看到闪光。假如发生这样的情形，我们看到在两个位置上同时出现闪光，那是因为电子分成了两半……。让我们来做这个实验吧！

你们或许会想：“不要用这么强的光源！将亮度调低一些！光波变弱了，对电子的扰动就不会那么大。无疑，若使光越来越暗淡的话，最后光波一定会弱到它的影响可以忽略。”好，让我们来试一下。我们观察到的第一件事是电子经过时所散射出的闪光并没有变弱。它总是同样强的闪光。灯光暗淡后唯一发生的事情是，有时，我们听到探测器发出一声“卡嗒”，但根本看不到闪光。电子在没有“被看到”的情况下跑了过去。我们所观察到的是：光的行为也像电子，我们原来就知道它是波动，但是现在发现它也是“颗粒状”的。它总是以我们称为光子的整颗的形式到达或者被散射。当我们降低光源的强度时，我们并没有改变光子的大小，而只是改变了发射它们的速率。这就解释了为什么在灯光暗淡时有些电子没有被“看到”就跑了过去。当电子经过时，周围正好没有光子。

“很好”，你们会说：“那么命题A呢？电子要么通过小孔1，要么通过小孔2，这是正确的还是不正确的呢？”唯一可能作出的回答是，我们从实验上发现，为了使自己不致陷于自相矛盾，我们必须按一种特殊方式思考问题。我们所必须说的（为了避免作出错误的预测）是：如果人们观察小孔，或者更确切地说，如果人们有一套装置能够确定电子究竟通过小孔1还是小孔2的话，那么他们就能够说出电子穿过小孔1，或者穿过小孔2。但是，当人们不想知道电子走的是哪条路，实验中没有干扰电子的因素时，那么他们可以不去说电子通过了小孔1还是通过了小孔2。如果某个人一定要这么说，并且由此作出任何推论的话，他就会在分析中造成错误。这是一条逻辑钢丝，假如我们希望成功地描写自然的话，我们就不得不走这一条钢丝。(www.chuimin.cn)

费恩曼物理学讲义：电子路径的闪光现象

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