伴随着莱纳的开启,电子生成法阵中发出了一阵嗡嗡嗡的声音,在莱纳的肉眼无法捕捉到的地方,原子之间产生了难以描述的相互作用,无形的力撕扯着原子,却无法撼动那坚若磐石的原子结构,只有原子外侧的电子,因为这涨落的潮汐而颠簸,最终脱离出原子的束缚,成为游离的自由电子。
这电子才刚刚逃离束缚,便感受到了一股莫名的引力,让它向着一个方向移动,其中,电子的速度被浑然不觉地控制了,它冲出法阵,却立刻又面对了一个双缝。
这个双缝对于电子来说正好,它产生了犹豫,到底该从哪一条缝隙穿过,但它自身的速度却不允许它多做考虑,以一个相对较高的速度穿过了双缝,最终落到了接受屏幕上,成为了一个小光点。
这样的电子还有很多很多,它们一个个飞出来,经过双缝,来到接受屏幕上。
按照现有的魔法理论,这些电子将会在接受屏幕上呈现杂乱无章的落点,因为每一个电子都是随机穿过双缝之间的其中一道缝隙,而单个的粒子是无法产生干涉现象的,即便电子具有波粒二象性,它在穿过缝隙的时候,也应该产生的是衍射条纹,而并非需要复数粒子才会出现的干涉条纹。
然而,伴随着莱纳的实验进行,接受屏幕上竟然赫然出现了干涉条纹
他又重复了几次实验,确保每一次都只有一个电子通过双缝,却仍旧获得了清晰的干涉条纹。
这是无法用现在的理论解释的。
首先,现在的魔法理论是一种因果理论,也就是现象必有原因,而原因产生之后,才会出现结果,简单来说,倘若电子出现了干涉条纹,那么就代表它在穿过双缝的那一刻就已经产生了干涉现象,可单独的一个粒子明显是不会产生这样情况的,与现状违背。
这就好像,每一个电子已经实现知道它们会依次穿过双缝,知道前一个粒子的落点,这样才会形成干涉条纹,这显然匪夷所思。
“又或者”
莱纳提出了一个假设。
那就是电子在接触到双缝之前,依旧是粒子的特性,而在遇到双缝的时候,便成为了一种波,按照波的干涉规则,成为波的电子穿过了双缝,自己与自己产生了干涉,但在接触到接受屏幕的那一瞬间,它又再度成为一个汇聚的粒子,成为了一个点。
这种假设极为超出常识,却又隐含了某种更加令人惊叹的解释。
莱纳想到,如果不设置接受屏幕,那么在通过双缝的时候呈现波性质的电子是否会一直以波的形态存在,接受屏幕的存在,是否令电子的性质产生了改变
倘若电子真的在穿过双缝的时候成为了独立的波,产生了自我干涉现象,而遇到接受屏幕的时候又回归到粒子的状态,那就代表,接受屏幕的存在使得电子性质发生了改变。
也就代表着,观测会对目标粒子产生影响。
莱纳身边,羽毛笔正不断书写着他的实验结论与猜测,人类虽然无法直接观测到微观世界的变化,但却可以依靠想象力来探索,莱纳现在,正运用人类的智慧来对未知世界的法则进行尝试。
将这个实验完成,莱纳却没有结束自己这一次的工作,他又记录下一些猜想。
这是一个假想实验,因为在电子双缝干涉实验中,有关电子在从生成法阵出来之后,直到通过双缝,发生干涉,来到接受屏幕的这一过程,以目前的手段是难以观测的。
所以,莱纳想到了利用第三类射线,也就是波长极短的电磁波来对电子进行测量,从理论上,这是可以做到的。
既然进行了测量,就需要确定电子的速度与轨迹,但很快,莱纳就发现了一个问题。
显然,对于第三类射线来说,波长越短,其测量精度就越高,就越能精确测量出电子所在的位置。
但同时,根据施坦因公式与波的理论,电磁波的波长越短,其频率越高,能量也就越高,通过第三类射线来探测电子轨迹的行为,会导致电磁波与电子产生一定的碰撞,从而使得电子的动量增大。
而这个现象在利用光学现象,比如显微镜来测量一个粒子的时候也同样会发生。
光学测量粒子的原理是当光照射到粒子上时,会有部分光被粒子散射开来,从而确定粒子的位置,法师们无法将粒子的位置确定到比光的两个波峰之间的距离更小的程度,由此,光的波长越短,其散射开来的间隔就越短,对粒子位置的测定就越精准。
但同样的,由于施坦因公式的能量不连续理论,光的最小单位是光量子,不可能比光量子更加微小,所以对于粒子的位置,测量有其极限。
同时在这个尺度上,光量子的粒子性将会极为显著,会对粒子产生极大的影响,从而改变粒子的动量。
简单来说,想要精确测量粒子的动量,就必须用波长更长的波,但波长较长的波则无法精确测量粒子的位置,反之,波长较短的波能够相对精确地测量粒子的位置,却会对粒子的动量产生影响。
也就表示,法师们无法同时对一个粒子的动量与位置进行精确地测量。
这就是莱纳所提出的伊恩格雷不确定性原理。
莱纳并没有将这些实验仅仅停留在假想的阶段,而是进行了一系列的计算,最终,他发现,粒子位置的不确定性,必然大于等于施坦因常数除以4π,这是由于能量不连续理论所决定的。
基于伊恩格雷不确定性原理与电子双缝干涉实验的实验结果,莱纳大胆假设,提出了一个新的概念。
那就是微观粒子,包括电子,其本身并非一个具体的粒子,而是呈现概率分布的一团电子云,通过观测,这团概率云会发生坍缩,从而体现出粒子的各项特性。
这就是莱纳对这一系列实验现象的解释。