“.......“
手藝活?
聽到徐雲的口中冒出的這個詞。
會議室內頓時一靜。
臺下的眾多男生你看看我、我看看你。
嘴角同時揚起了一絲心照不宣的笑意。
懂得都懂.jpg。
眼見現場似乎有向針線活交流會發展的趨勢,徐雲連忙輕咳一聲,打斷了眾人向外飛散的思緒:
“咳咳....各位同學,可能是我表述方面有所欠缺,這裡重新宣告一下。”
“我所說的手藝活不是捂槍挊棒,它指的是手工打磨金屬材料的意思。”
也不知是不是錯覺。
徐雲總覺得自己這番話說完後,臺下隱隱傳來了幾道有些失望的嘆息聲。
其中拉爾夫·艾什利的聲音似乎最明顯?
隨後他搖了搖頭,調整了一番呼吸。
將心態擺正,繼續說道:
“各位同學,現在請把注意力放回我們原先的那句話上——光雖然高度疑似具備波粒二象性,但它在特定情形下的性質必然是固定的。”
“大家都知道,符合這句話的情景有很多,甚至當初牛頓爵士和肥魚先生所作的稜鏡色散實驗也是如此。”
臺下有不少社員跟著點了點頭。
徐雲說的內容在如今這個時代,屬於標準到不能再標準的常識:
某某實驗之所以能證明光的某種性質,就是因為光在實驗中表現出了對應的屬性。
別看上面這句話看起來像是廢話。
當某個概念在邏輯上趨近於廢話的時候,同樣代表著這個概念的普適性...或者說覆蓋面已經達到了一個恐怖的高度。
而徐雲接下要做的,就是讓這句話構建成的‘廢話邏輯’徹底被摧毀。
隨後他另取了一塊黑板,在上面畫了個小點。
依舊標註上光源。
同時在光源右側再畫了個從左往右的箭頭,代表著光路方向是從左射到右。
接著轉過身,看向臺下眾人,問道:
“各位同學,誰能簡單的描述一下光的雙縫干涉實驗?”
這一次臺下舉起的手就多了,一眼掃過去大概有十幾只。
徐雲簡單環視了一圈,隨意點了點其中一位有些謝頂的男生,說道:
“這位同學,就請你來說說吧。”
謝頂男生站起身,很是紳士的朝周圍同學微微彎腰示意,而後才道:
“眾所周知,在牛頓爵士提出了光的波粒二象性之後,物理學界雖然在理論角度將其視為真理,但卻在波動性和粒子性的比例分配方面產生了爭議。”
“有些人認為光的兩種性質對半分,表現的情景數量應該各佔50%。”
“有些人則認為光雖然具備二象性,但二者並非五五開,而是以某種性質為主導。”
“後者在這個理念的基礎上,分成了波動多數派和微粒多數派,也叫波黨和粒黨。”
徐雲輕輕點了點頭。
謝頂男生說的‘前情提要’並不難理解。
就像後世後宮文一樣。
多女主的事實誰都承認,但在討論到某某女主戲份的時候,很多粉絲就會經常為此爭個不停了。
有些人認為大家應該和和睦睦。
有些人則認為自己喜歡的角色是女一,其他盡是暖床丫頭。
如今這個時間線的波黨和粒黨,差不多就是這麼個情況。
隨後謝頂男生摸了摸自己稀疏的頭頂,繼續說道:
“牛頓爵士本人早期堅持的是微粒說,不過在收到肥魚先生的那封信後,他的態度便改為了中立,並且發現了波動說的有力證據之一——牛頓亮斑。”
“待牛頓爵士故去,波動說便蓋過了微粒說。”
“接著在1807年,一位名叫托馬斯·楊的年輕人設計了一個實驗。”
“他在發光源前面放置一塊有兩條夾縫的不透明板,光或粒子透過夾縫,最終抵達感光底片,透過底片分析其物理性質。”
“如果底片形成的是干涉條紋,那就說明是波產生了干涉。”
“如果底片是兩條亮紋,那說明粒子像小球一樣穿過兩條夾縫打在感光板上。”
“最終底片上出現了干涉條紋,由此波動說的風頭更甚,波黨佔據了絕對優勢。”
“甚至還有人給粒黨打造了一副棺材,放到了粒黨知名支持者威爾金斯·約爾的門口。”
“這個情況一直持續到了去年,才被羅峰同學你所展示的光電效應給扳回了一城。”
啪啪啪——
待謝頂男子說完,徐雲便主動鼓起了掌。
很早很早以前提及過。
在十大物理實驗中,有一個實驗佔據了其中的兩個名額。
這個實驗就是楊氏雙縫干涉。
它的設計方案就像謝頂男生所說的那樣,靠著夾縫來觀察光的屬性。
簡單而又容易上手。
甚至花兩噸早餐錢,你也能在家重複這個實驗:
找一支鐳射筆,一張稍微硬一點的紙或者薄塑膠片——建議用燒烤的錫紙,接著用刀片劃出邊緣整齊的靠得很近的兩條縫。
再找到一面白牆,關上燈就可以做了——嗯,這裡說的是做實驗。
在原先的歷史中。
楊氏雙縫干涉曾經一度將微粒說逼到了絕境,險些把小牛的棺材板都給掀了起來。
也不知道是不是歷史的慣性。
在這個光學發展得到加速的時間線裡,有許多知名的理論或者現象的發現者都被換了個人。
但托馬斯·楊這個神童,卻依舊如同原本歷史般設計出了這個實驗。
不過由於小牛早就提出了光的波粒二象性,楊氏雙縫干涉對光學造成的影響倒是削弱了不少。
用後世網文的例子來形容。
大概就是封神之作變成了普通萬訂吧。
接著徐雲朝謝頂男子道了聲謝,示意他坐回位置,又說道:
“各位同學,楊氏雙縫干涉實驗確實非常精妙,但不知道大家是否想過這樣一個問題。”
“假設——我是說假設啊,假設我們有能力將一束光加以除錯,把它改成一顆顆發出的光子....”
“那麼這些光子會在底片上表示出什麼結果呢?”
“光子?”
聽到徐雲嘴中冒出的這個詞,臺下的休伯特·艾裡下意識便開口道:
“既然是一顆顆的光子,那當然是兩條亮紋了。”
休伯特·艾裡的回答這次無人再出聲反對。
連同此前質疑過他的那位男生在內,所有人都齊齊點了點頭,一臉理所當然。
雖然如今法拉第還在哼哧哼哧的碼著電子有關的章節,尚未將其正式對外發布。
但早先提及過。
自從元素髮現後,科學界已經對原子有了一定認知。
因此在很多人看來。
微粒說所指的‘光子’,便是一種類似原子的微粒。
所以在徐雲提到光子後,現場的眾多社員們很快便給出了答案:
如果真的能分離出單個光子一顆顆射出,那麼底板上出現的必然是兩條槓——都說是單個微粒了,怎麼可能還會出現干涉條紋呢?
難道和自己發生干涉?
這顯然是不可能的嘛。
看著臺下意見統一的眾多社員,徐雲忽然笑了:
“各位同學,如果我告訴你們,一顆光子可以同時穿過兩條縫而對自身產生干擾,你們信嗎?”
徐雲此話一出。
活動室內沉寂不過兩秒,便轟然爆發出了一陣嘈雜的巨響。
“不可能!”
“絕對不可能!”
“羅峰同學,你在逗我嗎?”
不過或許是此前徐雲已經丟擲過以太不存在的說法的緣故。
這一次眾人的反應雖然劇烈,但倒也沒頭一次那麼失態。
總體保持在一個還算可控的地步。
說來也巧。
此番最為激動的不是別人,正是徐雲的老熟人,休伯特·艾裡。
從小就接觸望遠鏡的他對於光的認知和‘信仰’要遠超過其他社員。
“羅峰同學!”
只見休伯特·艾裡此時臉色漲的通紅,雙手撐在桌上,身子前傾,唾沫星子都在飛濺:
“羅峰同學,雖然我很佩服你以及肥魚先生,也知道肥魚家族一定有某些不傳之秘,但是........”
“你所說的那個可能性,我敢說絕對、絕對不存在!”
隨後他朝四下張望了一番,忽然將目光鎖定了小麥,指著小麥腰間說道:
“這樣說吧,羅峰同學,如果你所言為真,我當場就把那柄斧頭吃掉!“
“.......”
徐雲聞言抽了抽嘴角,心中不禁對這個愣頭青冒出了一股同情。
孩子啊,這斧頭看來你是吃定了.......
因為....
即便單個光子穿過雙縫,得到的也依舊是干涉條紋啊.......
沒錯。
徐雲作為殺手鐧拿出的‘武器’,正是電子的雙縫干涉實驗!
這裡的電子可以換成光子,二者其實沒啥區別——至少在現象上是這麼回事。
上頭提及過。
物理界十大實驗中,托馬斯楊設計的實驗便獨佔其二。
其中一個是標準的楊氏雙縫干涉實驗,也就是大家花個幾塊錢就能搞定的宏觀物理實驗。
另一個則是電子的雙縫干涉實驗。
而這個實驗還有一個別名,叫做......
物理史上最驚悚的一個實驗。
它驚悚的地方在哪呢?
因為它可以說是有史以來第一次,人類在科學實驗中正式遭遇的‘靈異事件’。
不過這裡的靈異大約有50%是真靈異,還有50%是人為平添上的假靈異。
這個實驗的思路基礎就是上頭說過的托馬斯楊實驗,不過發生在1961年。
隨著科技發展,當時的科學界已經有了可以發射電子的機槍。
可以不停的biubiubiu。
結果呢,最終的結果也和楊氏雙縫實驗一樣:
穿過雙縫的兩道光線各自震盪交匯干涉,波峰與波峰之間強度疊加,波峰與波谷之間正反抵消。
最終螢幕上會出現一道道複雜唯美的斑馬線,也就是干涉條紋。
但粒派不服呀,就提出了另一個要求:
我們再做一次實驗,把電子一個一個地發射出去看看,一定會變成兩道槓的!
於是他們把電子機槍切換到點射模式,保證每次只發射一個電子。
然而結果依舊是斑馬線。
其實電子...或者說光子要真的是波,那粒派也沒啥好說的,願賭服輸嘛。
但問題是他們發射的單個電子!
要知道。
根據波動理論,斑馬線來源於雙縫產生的兩個波源之間的干涉疊加。
也就是出現干涉條紋,代表著就是同時透過兩條縫,而不是前一秒過左後一秒過右的機率模型。
可這樣一來,就和單個電子的‘單個’相悖了:
單個電子要麼穿過左縫、要麼穿過右縫,不可能同時穿越兩條縫。
這是一個至今懸而未決的謎團。
當然了。
關於電子的雙縫干涉實驗,更有名的可能是另一件事,也就是所謂的第三個實驗:
為了進一步的觀察真相,科學家們在螢幕前加裝了兩個攝像頭,一邊一個左右排開。
哪邊的攝像頭看到電子,就說明電子穿過了哪條縫。
同樣,還是點射模式發射電子。
結果是這樣的:
每次不是左邊的攝像頭看到一個電子,就是右邊看到一個。
一個就是一個,從來沒有發現哪個電子分裂成半個的情況。
然而就在這時,真正詭異的事情發生了:
研究者們忽然發現,螢幕上的圖案不知什麼時候悄悄變成了兩道槓!
沒用攝像頭看。
結果總是斑馬線,光子是波。
用攝像頭看了。
結果就成了兩道槓,電子變成了粒子。
實驗結果取決於看沒看攝像頭?
聽起來是不是更毛骨悚然了?
不過作為一本專業的科普作品,這裡要科普一件事:
第三個實驗...也就是所謂加裝攝像機的實驗,其實是一個思想實驗,並未實際完成。
其實想想也知道。
別說攝像機了。
哪怕是其他裝置儀器,你想要直接看到電子或者光子穿過哪個縫,這可能嗎?
所以你在網上無論怎麼搜,都不會找到任何與攝像機觀測有關的專業論文或者實驗影片。
實話實說。
電子的雙縫干涉實驗確實非常驚悚,它的真相至今未曾被破解。
但如今網路上看到的‘驚悚’,實際上帶著二創的新增色彩。
目前真正完成過的電子的雙縫干涉實驗,只有以下三個:
1、早期的雙縫干涉實驗。
這是在量子力學建立初期就經過實驗驗證的現象,比較有名的是日立電視臺的電子雙縫干涉。()
2、惠勒的延遲實驗。
在1979年的時候。
曾經和愛因斯坦共事的約翰·惠勒在為紀念愛因斯坦的大會上,提出了一個理想實驗:
為了摒棄觀測行為對電子雙縫干涉中電子行為的干擾,透過某種方式在電子透過雙縫後才進行觀測。
它的思路是這樣的:
從光源發出一光子,讓其透過半反半透鏡1,光子被反射與透射的機率各為50%。
之後,在反射或透射後光子的行進路徑上分別各放置一個全反射鏡A和B。
使兩條路徑反射後在C處匯合。
C處放有兩探測器AB,分別可以觀察A路徑或B路徑是否有光子。
接下來。
如果在兩個探測器前的C點處再放置一個半反半透鏡2,便可以使光子發生自我干涉。
適當調整光程差後,可使得在某一方向(A或B)上干涉光相消,此方向上的探測器總是無法收到訊號,
與此同時,另一方向上的探測器則必定會總是接收到訊號。
這個實驗之所以叫延遲選擇實驗,就是因為我們可以在光子已經透過半反半透鏡1之後,再決定是否放置半反半透鏡2。
也就是說在光已經決定完選擇波動性還是粒子性之後,我們再去放置半反半透鏡2去觀察它。
實驗最開始提出的時候是一個思想實驗,但後來經過實驗驗證了,這一結果曾經刊載於Sce。(DOI:10.1126/sce.1136303)
理想的單光子源早在1974年就已經問世,上面的惠勒實驗中的單光子源利用的是金剛石N-V色心的缺陷。
3、量子擦除實驗也是經過實驗驗證的。
量子擦除實驗聊起來比較複雜,也就是所謂‘八納秒內可以改變過去’的源頭。(d/10.1103/PhysRevA.65.033818)
嗯,就這三個——或許還有其他一些改動過的其他實驗,比如C60之類的,但核心原理都和這三個實驗相同。
目前最接近所謂‘攝像機’的成果,應該是內布拉斯加大學林肯分校的物理系研究團隊在2011年搞出來的一份報告,但距離真正的攝像機還相差很遠很遠。(d/10.1088/1367-2630/15/3/033018)
順便一提。
網上現在所謂的攝像機拍出的‘攝像機’圖樣,實際上是霓虹的外村彰帶領團隊在1988年做的電子干涉的圖樣。(d/10.1119/1.16104)
所謂直接可以觀測到電子透過哪個縫的實驗,依舊是思想實驗,至今沒人真正能夠做出來。
目前真正能做的‘觀測’是什麼呢?
是在雙縫之間安裝電子探測器,這個探測器無法直接顯像,無法觀測微粒路徑,只能作為接收屏。
當開啟探測器開關,光就呈現粒子性;
關閉探測器開關,光就呈現波態。
好比天上下了場‘雨’,你沒法知道它是從哪片雲層落下來的。
但是你伸出手,接到的是雨。
不伸手用眼見看到它落地,掉落的就是一朵花。
一切取決於你的觀測,或者說干擾。
所以電子或者說的雙縫干涉實驗,實際上從頭到尾令人驚悚的就一件事:
那就是文科生一點都看不懂....
咳咳...錯了錯了。
驚悚的地方在於你不去測量是一種結果,測量的話是另一種結果——再提醒一次,這裡的測量不是攝像機的直接測量,而是接收屏的探測器。
也就是任何可洩露出路徑情況並且被記錄下來的資訊,都會導致量子坍塌。
就這麼簡單。
闢謠科普,我們是專業的。(笑)
這也是現在糾纏態的研究領域之一。
擱某些黑暗流科幻裡的表述,差不多就是“被設計好的底層邏輯,可以證明人類是被關起來的小白鼠”云云......
真正的科學,不應該是在發現未知的時候,把它二次加工成更恐怖的謠言去嚇人。
而是應該在發現未知後,儘量的去破解它的奧秘。
當然了。
目前的徐雲倒是不需要考慮這麼複雜的事兒,眼下他的壓力主要還是來自社員們認知上的衝突:
“唔....各位同學,稍安勿躁。”
“各位的心情我可以理解,畢竟我說的這些內容,確實和大家已有的觀念相悖。”
“不過沒關係,我們還是之前的那句話——可以先拋開實驗結果,單純來討論實驗裝置的特殊性。”
隨後他環視了周圍一圈,朝臺下一攤手,語氣中帶著一絲誘惑:
“難道大家就不想知道,怎麼樣才能把光子單獨發射出來嗎?”
此話一出口。
臺下原本有些嘈雜的議論聲,便再次化作了寂靜。
製備單光子。
這短短的五個字在2022年都能引起不少人的興趣,就遑論1851年的自然科學愛好者了。
因此很快。
眾人臉上原先那些清晰可見的質疑,逐漸便被猶豫與好奇替代了。
見此情形。
徐雲頓時心中一定:
很好,魚兒上鉤了。
眾所周知。
後世製備單光子的方式有很多。
比如用普通光源發光,然後加一個很強的衰減,將光強衰減到飛瓦以下。
這樣每秒鐘只有幾千個光子發射出來,基本上就是單光子發射了。
又比如用單量子點光源。
這玩意兒只包含一個發光分子或結構,同一時刻只能發出一個光子。
天天被提到的量子通訊,通常就是用的這種光源。
如果以上條件還是難以獲得,各位同學則可以掏出神光棒,變成迪迦來製備光子。
不過徐雲並不準備使用這些手段,他準備在1850年來個早期的電信詐騙:
用電子來代替光子。
畢竟單一電子的發射比較容易——至少比單個光子容易,準確性方面也要高點。
同時電子....或者說所有微觀粒子都有波粒二象性,甚至這個概念現在還擴充到了微生物:
在2019年的時候,科學界已經讓分子量1886的短桿菌肽發生了雙縫干涉而沒有損害它的生物活性。(d/10.1038/s41467-020-15280-2Foore)
還是那句話。
前端的科學成果,有很多已經超過了普通人的認知,真的會讓你產生懷疑世界的錯覺。
因此只需要一點微小的操作,徐雲便能成功把光子換成電子。
與此同時。
臺下眾多社員們的心緒也被徐雲早先的那句話給挑動了起來,只見那位謝頂男生再次舉起了手:
“羅峰同學,剛才你說手藝活指的是手工打磨金屬材料,是不是需要我們做些什麼?”
“bingo!”
徐雲面色愉悅的打個了響指,和聰明人說話就是容易:
“沒錯,由於製備難度的問題,這個實驗同樣需要準備半年左右。”
“在接下來的時間裡,我需要大家幫我做兩件事。”
隨後他豎起了一根手指,道:
“第一件事是大概過一個禮拜,我們會分發給大家一塊非線性光學晶體和一把刻刀。”
“你們每個人要根據要求,在晶體上刻畫出間距在1毫米的細縫。”
“實驗最終開始前我會對你們的‘作業’進行檢查,精度最高的人,將會獲得優先觀測實驗結果的機會,外加一件特殊的小禮物。”
與托馬斯楊的楊氏雙縫干涉不同。
電子的雙縫干涉使用的‘雙縫’,實際上並非紙片或者塑膠片。
而是非線性光學晶體。(測光速的時候居然沒有人發現這個伏筆,失望呀......)
後世製備雙縫的晶體一般透過光蝕技術製成,可以精確到奈米級。
不過早期的雙縫晶體制備技術不太成熟,就只能和沒有女朋友的單身狗一樣,純粹用手了。
這種打磨好的晶體叫做晶體光柵,也算是個為數不多從發明階段一直使用到後世的裝置。
透射電子顯微鏡....也就是TEM有一個功能就是電子衍射圖譜,可以判斷晶體結構,在電子的雙縫干涉實驗中也經常用到。
根據徐雲的瞭解,這年頭一塊非線性光學晶體的成本大概在0.5英鎊左右。
現場每個人給十次機會,攏共也就一百五十英鎊出頭,某ATM姬表示毫無壓力。
看著現場因為能夠有機會參與其中而逐漸興奮起來的社員們,徐雲輕輕敲了敲桌子,提醒道:
“大家安靜一下,任務還沒完呢。”
待現場消聲後。
接著徐雲又豎起了第二根手指,這次的語氣鄭重了很多:
“由於人工打磨的晶體精度不高,所以我們還需要新增一些裝置,從而達到修正係數的效果。”
“因此除了打磨晶體之外,大家還有一個任務要完成。”
“在接下來的時間裡,每位社員還需要定期完成碳塊、鎢絲、以及鋁管的手工加工打磨,具體的示意圖到時候會分發到各位手中。”
隨後他的嘴角微微揚起一絲弧度,露出了一個燦爛的笑容:
“咱們這次要搞,就乾脆搞他個大傢伙,不死不休!”
...........
半個小時後。
聚會解散。
老湯在學聯那邊還有一些事情要處理,徐雲便帶著艾維琳以及小麥先行離去。
離開活動室後。
三人的身影在路燈下拉的很長,冬天的空氣也帶著一股涼意。
走了一段路後,徐雲轉身看向了艾維琳,說道:
“對了,艾維琳同學,有件事情想麻煩你一下。”
“什麼事,說吧。”
徐雲點點頭,從身上取出了一張小紙條,遞到她面前:
“我想麻煩你找個技術過關的鋼鐵廠...最好還是儀器廠吧,把這些東西生產出來。”
艾維琳接過紙條,上下掃了幾眼,輕聲念道:
“鈹管......含有摻鋅鐵氧體的空芯螺線管......純鉬的錐形體.....”
眾所周知。
元素鈹的發現者是沃克蘭,他從1798年從綠柱石中首先發現了元素鈹。
沃奎林則在1828年的時候,用金屬鈣和鉀分別還原氧化鈹和氯化鈹獲得了金屬鈹。
摻鋅鐵氧體的製備工藝在1813年便出現了,如今已經成為了一種常見的固廢基磁極材料。
鉬則在1782年的時候,由瑞典的埃爾姆用亞麻子油調過的木炭和鉬酸混合物密閉灼燒得到。
《重生之搏浪大時代》
因此徐雲給出的這些材料都符合1850年的化學工業認知,只是平時比較少見罷了。
只見艾維琳的目光飛快從這些名字上掃過,看完後將它摺疊好放入了口袋:
“沒問題,交給我吧,我今晚就寫信讓製造廠開爐。”
“那就好....額,等等!”
徐雲下意識的點了幾下頭,不過很快便發現似乎哪兒有些不對勁:
“艾維琳同學,你說寫信給製造廠開爐.......難道說你有一家儀器廠?”
“嗯哼?這有什麼好奇怪的?“
艾維琳抬起眼皮掃了他一眼,理所當然的道:
“牛頓先祖當初對光學的研究極其深入,當時許多儀器作坊生產的裝置都不符合他的要求,所以他便自己開了一家儀器製作工坊。”
“一百多年過去,這家工坊已經發展成為了歐洲數一數二的儀器製造廠。”
“而我又是牛頓先祖的唯一繼承人,如今這家廠子自然就歸我所有了。”
“另外你放心,我給那些工人的待遇很好,不信你可以去倫敦打聽打聽.......”
“.......”
徐雲張了張嘴,作勢想要出聲,但最終還是沒有說話。
接著他忽然想到了什麼,飛快的看了眼四周。
確定沒什麼人後,又對艾維琳道:
“那個....艾維琳同學,你現在名下有多少資產?”
“資產啊?”
艾維琳停下腳步,掰持著手指算了起來:
“番茄醬每年的分紅大概有一百多萬英鎊,然後還有一家儀器製造廠、一家鋼鐵廠、兩家造船廠、四家車馬行,外加一千多畝的農莊....”
“之前阿爾伯特親王還問我要不要在火器局參一股,我不太喜歡戰爭所以拒絕了。”
“分紅存款以及實業全部折算成現金的話......大概七八千萬英鎊?”
徐雲and小麥:
“??!!”
凸(艹皿艹),為啥這時候才發現這富婆的身份?
這年頭的七八千萬,在後世那是真得大幾百億叻......
難怪當初這姑娘對自己的那張欠條視若無物,合著是真沒把那十幾萬英鎊放到眼裡......
而就在徐雲內心震動的同時,他的耳邊又響起了艾維琳的問話:
“羅峰,這些裝置生產起來倒是不難,不過你準備用它們幹什麼?”
徐雲這才回過神,看了這富婆一眼。
沉默片刻,嘴裡蹦出來兩個字:
“保密!”
............
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