可能你早已在各種營銷號當(dāng)中聽過“量子力學(xué)”這個詞,，甚至建立起了這樣的感覺——“量子力學(xué)=詐騙”。但在真正專攻物理專業(yè)的人看來,，有的時候“量子力學(xué)”的一些奇妙實驗現(xiàn)象,，讓人不免得懷疑這個世界的真實性，每當(dāng)深夜細(xì)細(xì)思索,，都不由讓人有種寒毛乍立的感覺,。

下面我來介紹一個在量子力學(xué)當(dāng)中困惑了物理學(xué)界將幾百年之久的恐怖實驗——電子的雙縫干涉實驗。而要講解這個問題,，不得不先提到一個天才的物理學(xué)家——托馬斯·楊,。他設(shè)計了光的楊氏雙縫干涉實驗,，被譽為物理史上最美的實驗之一。

早在17~18世紀(jì)時期,，人們對于光的認(rèn)識普遍來源于牛頓的光微粒學(xué)說——把光看成一個一個的粒子,。當(dāng)光碰到介質(zhì)的分界面時，就會如同小球撞到桌面一樣,，按照同角度反彈出去（即光的反射）,。

但在物理學(xué)界，對于光本質(zhì)的爭論（微粒學(xué)說和波動學(xué)說兩大流派）,，卻是一場持續(xù)千年的混戰(zhàn),。甚至可以說，人類對于光的認(rèn)識過程,，就是整個物理史的發(fā)展軌跡（這個有機會我會分篇寫寫,，整個歷史可能幾天幾夜都講不完）。19世紀(jì)初,，一位年輕的英國物理學(xué)家——托馬斯·楊設(shè)計了一個精妙的實驗,。他用光束照射兩條相互平行的狹縫，如果按照微粒學(xué)說的觀點,，應(yīng)該只會呈現(xiàn)兩條豎的亮條紋,。而實際中，顯示屏上卻出現(xiàn)了一條條明暗相間的條紋（這個實驗我們會在高二物理的時候?qū)W到）,。隨后,，托馬斯·楊發(fā)表了相關(guān)的論文，并用波的干涉原理完美地解釋了這一現(xiàn)象,，也從而證明了光是一種波動（只有波動才能發(fā)生干涉,，比如聲波、水波）,，從此,，光的波動學(xué)說逐漸稱為主流。

但好景不長,，20世紀(jì)初,，一個物理學(xué)界聞名遐邇的“光電效應(yīng)”使得“波動學(xué)說”再次宣告破產(chǎn)，甚至顛覆了整個經(jīng)典物理學(xué)（以后細(xì)說）,。愛因斯坦站了出來,，引入了“量子”的概念，用“光子學(xué)說”成功解釋了“光電效應(yīng)”——光是一份一份的能量子,。與波動學(xué)說和微粒學(xué)說都不同,，“光子學(xué)說”既承認(rèn)了光是一種“波”，也同樣承認(rèn)了光是一種“粒子”,，只是同一事物的觀測角度不同決定了不同的性質(zhì)——“波粒二象性”,。而同一時期,，年輕的博士生德布羅意憑借著自然界物理規(guī)律不可思議的對稱性，在博士論文中寫道：“既然光是波粒二象性的,，為什么實物粒子不行呢,？”。借此,，德布羅意提出了著名的“物質(zhì)波”概念,，認(rèn)為所有看到物質(zhì)（人也一樣）都有其對應(yīng)的波長,，且動量越大,，波長越小（只不過可以通過計算得出,，眼睛能看到得到的宏觀物體波長小到無法觀測）,。

德布羅意

這里就提到了我們所說的電子,。電子毫無疑問是一個實物粒子，其定向移動即為電流,。那么按照德布羅意的理論,，電子由于其質(zhì)量微小，其動量也相應(yīng)來說非常小,，換言之其波長能大到可被觀測，事實上人們也確實在近代物理學(xué)實驗中觀測到了電子的波動性（干涉和衍射）,。

有了上述的鋪墊,，下面我們一起來思考電子的雙縫干涉實驗。

第一步：我們將一個電子發(fā)射源連續(xù)地發(fā)出電子,，將狹縫b和c都處于打開狀態(tài),，屏幕上會得到什么結(jié)果呢？

實驗結(jié)果：如大家所料,，會跟光的干涉一樣,，出現(xiàn)電子的雙縫干涉現(xiàn)象（屏幕上電子會形成疏密相等間隔的條紋，某些特定的區(qū)域會聚集大量電子,，另外一些區(qū)域則基本不會聚集電子）,。物理學(xué)家對此解釋為電子和電子之間存在著看不見的波動場，相互影響了對方的運動,。

為了證明是電子之間的相互影響導(dǎo)致了奇妙的干涉現(xiàn)象,，物理學(xué)家又進行了第二步實驗——如果猜想正確，那么只要控制一次只射出一個電子,，那就應(yīng)該不會發(fā)生干涉現(xiàn)象,。

第二步：一次只射出一個電子，進行雙縫實驗,。

電子逐一進入儀器,，隨機通過雙縫,。一個電子，兩個電子……幾百個電子,，屏幕上電子的落點看起來雜亂無章,，一點都沒有干涉條紋的影子，物理學(xué)家為自己的理論得到證實而徹夜歡呼慶祝,。而醒來的第二天,，忘了關(guān)閉儀器的物理學(xué)家突然驚呆了，當(dāng)電子數(shù)目上升到幾萬個時,，那個揮之不去的噩夢——干涉條紋又出現(xiàn)了?。?！

事情變得破朔迷離了起來——電子到底是跟誰發(fā)生了相互作用,，從而出現(xiàn)了干涉現(xiàn)象呢？難道是自己跟自己,？這就好比你自己一個人往前走,，前面出現(xiàn)了兩個互不連通的門，而你通過的方式不是選擇其中一道,，而是把自己劈成兩半,，一分為二地通過！

實驗到這里還不算完,。1974年,，意大利物理學(xué)家梅里又進行了一次電子雙縫干涉實驗，只不過這一次,，他往狹縫處安裝上了一個高清高速攝像頭,，用以真實地觀測電子的運動情況，想要打破電子一分為二這種近乎荒唐的理論,。接下來的第三步實驗,，就像是打開了潘多拉魔盒一般，物理學(xué)家們也正由于這小小的好奇,，觸摸到了深不見底的“恐怖”,。

第三步：一次只射出一個電子，在其中一個狹縫處安裝一個攝像頭,，再次進行雙縫實驗,。

大家不妨猜測下，實驗結(jié)果是怎么樣的呢,？（A．電子一分為二,，形成干涉條紋；B．每個電子都從任意一個門出去，最終形成干涉條紋）

答案是：都不對,！

物理學(xué)家發(fā)現(xiàn),，安裝了攝像頭之后，電子無論發(fā)射了幾萬個,，還是幾十萬個,，干涉條紋都不見了！只剩下兩個狹縫對應(yīng)的僅僅兩條光斑嘲笑著人類的無知,。而且這個實驗不管是誰來做,，什么環(huán)境下來做，答案都是一致的,。

電子就像是有意識存在,，人們看著它時，它就乖乖地按照直線行走,，不再出現(xiàn)干涉條紋,；而當(dāng)人們撤去攝像頭再次實驗，該死的干涉條紋又重新出現(xiàn)了,！

不甘心的物理學(xué)家最后還想掙扎一下,，做了最為詭異的最后一次實驗。

第四步：一次只射出一個電子,，在其中一個狹縫處安裝一個攝像頭,，當(dāng)電子通過某一個狹縫后，還沒到達屏幕前的瞬間,，立刻撤去攝像頭,，再次進行雙縫實驗。

大家覺得會發(fā)生什么,？

按理說，只要電子通過了狹縫,，所有可能的相互作用都已經(jīng)完成,，有攝像頭的前提下是不能形成條紋的，只要電子還沒到達屏幕前,，飛快地撤去攝像頭,，應(yīng)該呈現(xiàn)的還是沒有干涉條紋的狀態(tài)。

答案是：詭異的干涉條紋仍然出現(xiàn)了?。,。∵@說明了什么樣一件可怕的事實呢,？——發(fā)生在電子穿過狹縫后,，未到達屏幕前的拆裝攝像頭行為，可以反過來影響電子的“過去”,，即穿過狹縫前的選擇,！

每每想到該實驗,，我總是感到人類自身的渺小。無怪乎牛頓,、愛因斯坦這樣的科學(xué)大牛,，晚年時都是信教徒，科學(xué)的盡頭到底是什么呢,？可能只有永生的人才能看到吧,。