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在光子与物质接触之前,它存在吗?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2020-09-13 09:15:38

从技术上讲,这是一个不适宜提出的问题。从定义上讲,你是在问科学一些科学无法观察到的事情。也就是说,当一个物理实体没有被观察到的时候,它的状态是什么?这个对象存在吗?它有州吗?是否存在某种数学实体以某种方式表示它?你怎么判断呢?

在量子力学的哥本哈根解释中,一个发射光子的波函数存在,直到它被观察到,这使波函数坍塌。这是可能的,但很奇怪,声称只有光子的波函数在同一时间存在,而光子不存在。然而,在数学上可以肯定的是,如果光子的波长完全受到限制,那么它在这段时间内不会有一个精确的位置。

类似地,我们在原子或分子中所称的电子轨道并不是路径,而是概率分布,质子和中子内部的夸克和胶子也是如此。如果电子在原子中沿着弯曲的路径运动,它们会立即辐射出所有的轨道能量。相反,它们处于固定的状态,具有恒定的能量。

在哥本哈根解释的最极端的版本中,宇宙从大爆炸开始直到第一个有知觉的生命形式出现为止,没有任何部分存在。也许是第二个,这样它们就可以互相观察。这成为一种极其复杂的学说。较温和的版本只需要粒子之间的相互作用,从而导致量子态的变化,从而坍缩波函数。

在许多世界的解释中,对于任何光子或物质粒子的每一个可能的位置/动量状态都有一个独立的宇宙。这是无数个宇宙,却没有创造它们的物理机制。这样的宇宙是同时形成的,还是从时空中出现差异的每一点以光速分裂?

在费曼的形式主义中,对所有路径的积分,光子可以说存在于一个大范围的状态叠加中,大多数状态相互抵消,只有一个很小的范围对探测概率有很大的贡献。

在现代宇宙学中,由于宇宙的膨胀,宇宙微波背景中的残留光子不断被拉伸到更长的波长和更低的能量。如果他们当时不存在,很难想象他们是如何经历这些变化的。如果你愿意,你可以说只有波函数在进化。

请注意,由于多普勒位移引起的能级变化,光子位置和动量的不确定性对它被原子中的电子吸收至关重要。

让光子在相互作用和量子态变化之间进入而不声称理解它要容易得多。我们有一个方程,可以预测观测的概率分布,但我们没有找到这个方程背后的方法。事实上,有强烈的迹象表明,这样做在数学上是不可能的。粒子不能具有完全确定的性质。但这并不意味着它们不存在。
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