如果說宇宙不是完美的，它有BUG（漏洞），你信么？雙縫干涉實驗似乎一步步地發現了這個宇宙“漏洞"

雙縫干涉實驗是什么？

當我們在水中丟下一塊石頭，那么水面就會產生波紋，如果同時丟下兩塊石頭，兩個水波之間就能夠出現交叉的干涉條紋。這就是波能夠互相干涉的特征。

雙縫干涉實驗既在一個光源前放置一個開了兩條縫隙的不透明擋板，擋板后面再放置一個能夠觀測到的背景。當我們打開光源，會看到背景上出現明暗相間的條紋，這就是簡單的雙縫干涉實驗。這個實驗證明了光是一種波！因為光在穿過兩條縫隙后產生只有波特有的干涉，相反的波被抵消，相向的波被增強，導致背景上明暗相間的條紋。（日常生活中主動降噪耳機就是利用了這個原理，用相反的聲波抵消了噪音）

下面我們把實驗升級一下，光源變得非常小，背景換成高靈敏高分辨的底片。打開光源后，一開始我們看到了無數隨機分布的小點，隨后這些小點越來越多最終形成明暗相間的條紋！實驗升級后證明光是一種粒子并且還具備波的特征，也就是光的波粒二象性！

雙縫干涉延遲實驗

雖然雙縫干涉實驗已經讓人贊不絕口，不過科學家們還是在這個實驗上再次升級。將光源變成一次發射一粒的電子！電子要通過這塊擋板只能隨機通過兩條縫隙。

我們知道，要干涉就必須有對象，沒有對象怎么被干涉？然而這一次實驗結果出事了，即便單個電子在隨機穿過兩條縫隙后依然在最后形成了干涉條紋。

這個結果震驚了科學界！為什么單個電子能夠自我干涉？難道他還有一個分身？更詭異的是當我們觀察電子是通過哪一條縫隙時，干涉條紋消失了。當取消觀察時，干涉條紋又神奇的出現了！冥冥中仿佛有一雙眼睛窺視著我們，只能讓我們看到電子穿越縫隙的路徑（粒子特征）或者電子的干涉條紋（波特征）其中之一！

雙縫干涉之延遲選擇量子擦除

看到這里，你也許認為上面的實驗會有很多未知的漏洞，我們觀察電子時已經打擾了電子的正常運動導致電子屬性改變，只是我們沒有辦法找出這個因素。接下來科學家用更加復雜精密的方法來做雙縫實驗。將一個光子分離成一對糾纏的光子A和B（糾纏的量子能夠無視距離影響對方）

AB分別做雙縫干涉實驗（互不影響的環境），而B距離感應屏比A遠，這樣A會比B要先到達感應屏。當我們在B實驗中放置相機觀測到B通過雙縫的路徑時，A實驗的干涉圖像消失，顯然，糾纏的兩個光子是互相影響了，B得不到的波屬性A也得不到。接下來，我們通過技術手段把B獲得的路徑信息擦除,然后A和B都出現了干涉條紋。這里就出現了兩個個非常詭異的現象。測量到光子的路徑信息只是"泄露”，沒有主管觀意識去查看，干涉條紋會消失！把這個路徑信息擦除掉，干涉條紋又會出現！

更詭異的是，實驗中我們設定從B獲得路徑信息時，A早就已經到達了感應屏形成了圖像！這時候擦除B的路徑信息，A感應屏已經"拍好照"的圖像會鬼魅般地變成干涉條紋！

讓人難以理解的“宇宙程序”

很多人一開始認為，觀察光子路徑就是人類意識干預了實驗。不過我們從最后一個實驗得知，在延遲選擇實驗中，測量到的路徑信息，你看與不看，宇宙程序它已經認定了你泄露了天機！光子波動屬性就被隱藏了！我們得不到干涉圖像。如果我們把這個泄露的天機抹除掉，宇宙程序馬上修復了光子的波動性，讓我們得到了干涉圖像。沒想到的是，我們人類在實驗室上利用量子糾纏鉆了個空子，讓圖像形成之后再得到路徑信息。接著我們再去選擇是泄露還是擦除，宇宙程序任然按照原來的指令執行了。讓已經形成的圖像變了回去（曾經不干涉的光子，在曾經又干涉了。這話很繞）？這是不是意味著我們找到了一個宇宙程序的BUG，用現在的決定，改變了過去！還是另有其他原因？我們生存的宇宙，這個看不到邊無比真實的世界，難道是一個設定好的“程序”？或者說宇宙這個看似無比完美運行的世界其實還有一些漏洞。如果人類將來利用這些漏洞未來的世界會發展成什么樣子？

很多人聽過雙縫干涉實驗后會認為“玄之又玄”，于是有了“遇事不決量子力學”。實際上，量子力學是人類了解宇宙底層邏輯的敲門磚，而雙縫干涉實驗則是量子力學核心的顯現，下面我聊聊雙縫干涉實驗到底多“詭異”，它揭示了宇宙哪些核心？

薛定諤的貓、上帝擲骰子、平行宇宙哪來的？

由于量子太過抽象，因此我們把量子現象過渡薛定諤的貓，再回到雙縫干涉實驗就容易理解了。這是薛定諤給我們理解量子力學的好例子。

話說啊，有個封閉的盒子里面裝一只貓，然后一個量子裝置連著毒藥瓶，貓的生死取決于量子性質，如果量子發生衰變貓死，反之則沒事。換句話說，貓的生死間接表現了量子的性質。實驗的問題是貓最后是死的，還是活的？

各路大佬都說出了自己的看法，主流看法有三個：

哥本哈根學派，波爾：這是只量子貓，它在盒子里的概率是100%的可能性是活的，同時100%可能性是死的，兩種狀態同時存在，疊加在一起，當你打開盒子一瞬間，貓的生死才會表現出來，生死的結果是隨機的。

愛因斯坦、薛定諤：貓50%是死的，50%是活的，我們打開盒子之前它就已經死了，或者還活著，我們打開盒子看到的是結果，而不是誘發結果。

愛因斯坦：波爾，按你的意思是打開盒子時，上帝發現有人要來看結果了，趕緊搖號決定了貓的生死？

波爾：你別管上帝能干什么！

休·埃弗雷特：安靜安靜，我還沒說呢！首先波爾的疊加態我是認同的，但是100%+100%=200%，打開盒子前與打開盒子后應該守恒才對，因此我認為如果打開盒子時貓死了，那么活著的貓應該存在于另外一個世界中——平行宇宙。

愛因斯坦、薛定諤、波爾：你厲害， 我們竟然不知道如何證明你說的是錯的！

故事先到這里，看得懂看不懂沒關系，先說結果：波爾是對的！而平行宇宙證明不了，最多算假說。在這個故事中有幾點很重要：

1.貓即死又活的狀態——疊加態

2.打開盒子意味著觀測，觀測會讓疊加態隨機坍縮為單一狀態。（上帝搖號！）

3.前兩點，打開前與打開后，還隱含了波粒二象性。（下面再說）

光到底是什么？——雙縫干涉的“詭異”

接下來我們看雙縫干涉，這事要先從牛頓說起，源于一個看似簡單，然而誰都答不上來的問題——光是什么東西？

圖：牛頓三棱鏡實驗

牛頓作為當代學霸，為光學做出了不少貢獻，比如陽光是由多種光混合而成的三棱鏡實驗就是他搞出來的。他認為光又能反射，還折射，運動軌跡會改變，就像乒乓球扔墻上會反彈回來，因此它最小的單位應該是粒子。

十九世紀，托馬斯·楊反擊牛頓，他只干了一件事，讓一束光通過了兩條小縫，后面有塊感應屏。“按照牛頓的說法”這個實驗的結果應該是兩條條紋，如下面：

實際上卻出現了下面的結果：

于是老楊說光就像下面的水波一樣，其實波：

通過縫隙的光波變成了兩個波，兩個波接觸干涉，出現和水一樣的現象，于是在屏幕上顯示出干涉條紋。

這就是雙縫干涉實驗，但是詭異的事情是量子力學的雙縫干涉實驗。

好景不長，隨著黑體輻射實驗，普朗克發現光能量是一份一份不連續的，愛因斯坦發現光電效應，即光與原子作用時是以粒子的形式交換能量的。于是大家重新審視雙縫實驗，對它進行升級。

既然光是一粒一粒的，那么我們把光子一粒粒通過雙縫會發生什么？（實際實驗用的是電子，道理是一樣的）

大佬們很快地照著兩條縫像機關槍一樣發射一梭子電子，顯示屏上隨機出現大量的粒子，但站遠點看這些粒子同樣組成了干涉條紋。既然是粒子，為何會發生干涉？

于是有人認為一大堆電子在一起擠來擠去的所以發生了干涉，有點像兒童樂園里的海洋球，當你跳進去，海洋球雖然是一粒一粒的，但是會像波一樣往向外擴散，于是就有了雖然是粒子但同樣會發生干涉。但真的只是這樣嗎？

圖：實驗結果

科學家再次做了實驗，改成了“手槍式”發射，“啪”打一發電子，電子到達了感應屏，再打下一發，杜絕了兩個電子在運動時發生干涉。然而科學家懵了，快點打和慢點打，結果是一樣的，屏幕還是出現了波動性，才會出現的干涉條紋，而不是兩條條紋！也就是說單個電子發生了干涉，那么它和誰干涉呢？就兩個縫，它只能選一個穿過，另一個縫沒有電子出來，上哪干涉去？

為了解決了問題，大佬們就在實驗中安上了光電探測器“去看它”，看看電子是如何完成干涉的！結果發現電子老老實實的在感應屏上形成了兩條條紋。大家：上帝，告訴我發生了什么！

上面的故事已經給了答案：波粒二象性

先按不靠譜的平行宇宙理論來解釋：你不看時，電子即從A縫過去，又從B縫過去，然后發生了干涉，你可以理解為量子出現了一個分身。如果你去看它，宇宙就分裂了，如果電子從A縫進入，那么平行宇宙中的電子就從B進入，是我們去探測引起了宇宙的分裂，導致處于兩個宇宙中的電子（分身）無法形成干涉。

波爾的解釋：前半段和平行宇宙一樣，電子處于疊加態，這是一個波的狀態，但當你去看它，就隨機坍縮成了粒子態。

愛因斯坦：無法解釋！肯定有什么我們還沒弄清楚的，反正上帝是不會搖號的。

圖：我們印象中電子在原子中是這樣的

圖：實際上它是這樣的，因此也叫電子云，具有概率性、波動性。

到目前的科學研究成果來看，波爾是對的。量子具有波粒二象性，這是量子力學的核心。一個電子同時具有波與粒子的性質。

當它沒有坍縮成粒子時，雖然也是以單個粒子發射，但波的性質也在發揮著作用，當你發單個電子就類似于發射出水波，你發射了一堆電子，其實就是在發射一堆波，這些波都會按著干涉后的結果顯示在感應屏上。當你探測電子，它坍縮成單獨的粒子性質，所以一堆電子打出去，沒有發生干涉，只出現兩條條紋。

如果不理解量子的性質就會覺得，我不看出現干涉條紋，我看了卻不干涉了，似乎有點“恐怖”，理解了就理所當然了，量子力學是目前人類發現的宇宙最底層的邏輯，它可以解釋宇宙起源，大到宇宙的構成，小到組成宇宙最小結構的粒子的形成。

答：算不上恐怖，但是這個實驗很神秘。雙縫實驗是英國科學家托馬斯·楊在1807年提出的，該實驗證明了光波動性；到了20世紀初，量子力學的出現，給雙縫實驗增加了新的解釋。

光的歷史

牛頓是光學的鼻祖人物，在17世紀建立經典力學，認為光是由許多微小粒子組成的粒子流，也就是“光的粒子學說”，該理論成功解釋了光的折射、反射等等現象，在后來的100多年時間里，粒子學說一直被視為光的正統學說。

直到1807年，英國科學家托馬斯·楊發現了光的雙縫干涉實驗，這一實驗證明光是波而非粒子，因為干涉是波的特征，從此，光的波動學說逐漸代替粒子學說成為正統。

又過了100多年，光的波動學說遇到一些無法解釋的現象，比如黑體輻射、光電效應等等，然后普朗克、愛因斯坦等人，再次把光的粒子學說搬上科學舞臺。

隨著量子力學的發展，科學家提出了光的波粒二象性，大物理學家費恩曼曾說過：“雙縫干涉是量子力學的核心實驗，其中包含了量子力學最深刻的奧秘。”

雙縫干涉

在經典力學的波動學說中，雙縫干涉就是對光的波動解釋，并沒有神秘的地方；但是在量子力學中，雙縫干涉就沒那么容易解釋了，其中有很多地方，科學家到現在都沒有弄清楚。

對于該實驗，首先量子力學認為，光是由一份一份的光量子組成，每份的能量大小為E=hυ，其中h為普朗克常數，υ為光子的頻率。

一束單色光穿過狹窄的單縫后再次穿過雙縫，就會在雙縫后面的屏幕上產生干涉條紋；該實驗的神秘之處在于，如果我們一個一個地發射光子，也能得到干涉條紋，甚至我們把光子換成電子，甚至是分子，也能得到干涉條紋。

如果從粒子的角度看，粒子穿過單縫后，再次穿過雙縫時只有兩個選擇，應該在屏幕上得到兩條亮紋；可事實是得到了多條明暗相間的干涉條紋，說明單個粒子在該實驗中能進行自我干涉。

換句話說，單個粒子不是通過了一條縫，而是同時通過了兩條縫；你沒聽錯，是單個粒子在同一時間，同時通過了雙縫，就好似單個粒子一分為二后通過了雙縫，然后再進行干涉組成一個粒子落到屏幕上。

該實驗的神秘之處還在于，一旦我們試圖探測粒子到底穿過了哪條縫，比如在雙縫處加上探測器，那么干涉條紋會立刻消失，就好像粒子知道你對它進行觀測了一般。

實驗過程的觀察與否，居然會影響到實驗結果，這是非常令人費解的；當初愛因斯坦還對量子力學嘲笑到：難道在你不觀察時，月亮就不存在！

這個解釋讓人非常難以接受，但這正是量子力學對雙縫實驗的詮釋，無數頂尖級的物理學家，都試想過你能想到的任何可能，最后都認為這個解釋是最合理的。

該實驗經過延伸，還引出薛定諤的貓、量子延遲選擇實驗等等；比如在薛定諤的貓中，貓死與貓活，對應的就是雙縫干涉實驗中的兩條縫，兩個實驗本質上是一樣的，如果解決了雙縫干涉實驗，也就解決了那只半死不活的貓。

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其實雙縫干涉實驗本身并不恐怖，恐怖的是隨著實驗的一步步推進，人類得出了一些非常規的，違背了人類常識的結果。微觀的世界真的非常復雜，復雜到世界上最聰明的腦袋都想不明白這到底是怎么回事。

光波動性

我們現在知道光其實就是波，一種電磁波，但是在很早的時候科學家認為其實光是一種粒子。

波有一個特性，就是當兩列相干波相遇疊加的時候，疊加區域的某些點的震動就增強了，有的區域就減弱了，這就導致干涉區域內震動的強度產生了空間分布。

如果你感到難以理解，沒有關系，繼續往下看。

為了證明光的干涉，即光是波，物理學家托馬斯楊進行了干涉實驗。假如我們將一根蠟燭放在一個小孔面前，那么照亮過去的時候會形成一個點的光源。但是如果在小孔后的一張紙張開兩道平行的狹縫會發生什么事呢？

光透過小孔照射到后面的具有兩條細縫的紙張上，投射到幕布上，會形成一些明暗交替的條紋。至此，光的波動學開始取代粒子學說。這個實驗也成為了物理界最為著名的實驗之一。

光的波粒二象性

但是光的波動性還有很多問題不能解決，愛因斯坦、普朗克等著名的科學家又將光的粒子特性搬上了歷史的舞臺，認為光具有波粒二象性，也就是說光既能夠像波一樣傳播，又能表現出粒子的特性。

基本的干涉實驗表現出光之間會產生干涉條紋，但是如果我們把光換成一個個電子會發生什么事情呢？此時我們可以把電子想象成一個玻璃球，按理來說，當電子要選擇進入雙縫中其中一邊的時候，它應該做出了選擇，所以實驗的最后應該得出的是雙縫。

但是實驗的結果并不是這樣的，使用電子進行的實驗同樣發現了電子自我干涉的痕跡。也就是說當一個電子要進入一個縫的時候它一分為二，然后與自己干涉，形成了干涉的紋路。

這個現象就讓人非常地費解了。我們很難想象為什么一個電子在進入到雙縫實驗之前會將自己一分為二，還會產生干涉呢？

然后詭異的事情就發生了。

科學家很想知道電子在雙縫選擇的時候到底做了什么，然后就加了一個監控器，來對它們的行為進行觀測。可怕的是，這些電子的行為和之前完全不一樣，相互干涉的痕跡一點都找不到。

也就是說，當加入了一個觀察者之后，電子間的干涉消失了，實驗得出的最后結果是雙縫。也就是說，當加入觀察者之后電子表現出的行為才是人們理想的行為，但是在沒有觀測的時候它并不是這樣子的。

為什么這小家伙還有兩副面孔呢！

本來一個好好的實驗，在科學家的不懈努力之下真的是讓人細思恐極。為什么微觀的粒子在人的觀察下會展現出完全不同的行為？我們很難說粒子是有意識的，但是這究竟是為什么呢？

當然了，別說是我們了，就連科學家們都想破了腦袋也解釋不了。所以，很多事物看起來很簡單，但是其實它比我們想象中復雜得多。一些看似謬誤的，卻可能是真理。只能說，人類永遠在突破自己認知的極限，今日的真理很可能就是明日的謬誤。

這實驗看得我懷疑人生。

小結：

如果一束光透過一個小孔，毫無疑問，光會從點放射出去投射在幕布上；如果有兩個小孔，光波會相互干涉出現波紋。但是如果把小孔換成細縫，把光換成電子，會發生什么呢？如果我們把電子想象成玻璃小球的話，那么小球通過縫投射到幕布上應該也是兩條縫的形狀，但是電子和波一樣，產生了干涉行為，也就是電子將自己一分為二進入兩個縫中相互干涉，這本來就已經很難理解了。然后，當加入一個觀察者時，電子竟然就不干涉了，結果就是兩條縫。人傻了。

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因為雙縫干涉實驗揭示了，量子力學描述的自然從常識看是荒唐的，但卻完全符合實驗。這對人類認知世界，帶來了顛覆性的沖擊。就像費曼所說，可能自然本來就是荒唐的。

關于雙縫干涉實驗的具體操作這里就不解釋了，之前有過詳細的回答，這里主要簡述一下實驗的發展，以及量子力學對雙縫干涉實驗的兩大主流解釋。

雙縫干涉實驗發展簡述

1807年，托馬斯?楊發表了關于光的波動性論文，并給出了他1801年關于光實驗的驗證報告，這個實驗就是大名鼎鼎的楊式雙縫干涉。這個簡單的實驗讓人直觀感受到了光的波動特性。

隨后，徳布羅意提出了物質波的概念，再次震驚世界，物質也是波？

20世紀20年代，戴維遜和革末通過研究電子束如何從鎳晶體反射回來，發現了電子的干涉現象，證實了電子也是波，其實這里的鎳晶體就充當了雙縫的作用。

后來1961年，蒂賓根大學的物理學家克勞斯·約恩松以電子取代光進行了單電子雙縫干涉實驗，一樣發現了干涉圖樣。

1974年，一個叫梅里的人又進行了單電子雙縫干涉實驗，為了搞懂電子到底是怎么通過的，就在雙縫后面加了高靈敏的攝像頭觀察電子的運動，結果卻更令人詫異了，一旦開攝像頭觀察電子，電子就不干涉了，一旦不觀察電子，電子又開始干涉。

這就是大多數人覺得這是實驗恐怖的原因所在，電子具有意識嗎？它怎么知道我們在觀察？帶著這樣的疑惑，不妨來看看正統量子物理學家們的解釋。

薛定諤的波函數

為了解釋單電子到底是通過的哪一條縫？大家只能接受薛定諤波函數所賦予每個通過電子的概率詮釋。電子的概率波就像我們熟悉的水波一樣，通過兩條縫，然后干涉、疊加，在概率波疊加增強的地方，即電子最可能出現的地方形成明條紋，在概率波相消的地方留下暗條紋，成為最終的干涉圖像。

但為什么會是概率？概率的物理意義是什么？電子到底是如何選擇它的未來？沒人知道，就像雖然幾乎每個物理學家都知道怎么用量子理論來做精確的預言，但什么是量子力學卻沒人知道，沒人能給出一個圖景。

而費曼打破了這一現狀，但他給出的量子圖景，也徹底擊碎了傳統的常識。

費曼的圖景

理查德·費曼有人說他是繼愛因斯坦后，最偉大的物理學家。它發明了很多更簡單直觀理解物理學現象的方法。費曼的方法總是與眾不同，傳統觀念的我們總是認為電子要么經過左邊，要么經過右邊，這是大家認為的事物運動的基本特征，但費曼認為這只是宏觀世界中，我們理解的事物基本特征而已。

費曼認為，每個到達最后投影屏的電子實際上都是穿過了兩條縫，而更準確地說，費曼認為實際上電子是同時經過了可能到達目的地的所有路徑，電子甚至可以去遙遠的仙女座繞個圈再通過縫隙到達投影屏，聽起來很瘋狂吧。

為了證明他的構思，費曼可以為電子的每條路徑賦予一個數，而這些數的聯合平均與波函數的計算結果完全一樣。在費曼的圖景中，不需要為電子定義一個額外的概率，但我們又需要去理解另一個奇怪概念，即電子達到目的地的幾率由一個所有可能路徑的聯合效應來決定，這就是費曼的“路徑求和”方法即他的路徑積分理論。

對量子來說，費曼的路徑法則說明，所有的不同路勁都可以影響量子的運動。就像雙縫干涉實驗里，通過雙縫所有可能的路徑在我們看不見的情況相互干涉，產生了我們所能看見的干涉圖像。我們不能判斷電子到底走那條路，因為事實是，電子從兩條縫通過。

這就是微觀世界的法則，“我即空間，空間即我”。

總結

雖然微觀世界顯得不可理喻，但在宏觀的尺度下，事物最終還是會回到我們所熟悉的普通狀態。就像費曼的“路徑求和”的解釋一樣，當量子們不斷累積為宏觀物質時，它們能走的所有路徑將在求和時彼此抵消，最終只能留下一條宏觀現實下的路徑，就是我們熟悉的牛頓定律下的軌道。

就好像世界的底層邏輯是荒謬的，只有當這些荒謬的個體錯綜復雜地交織在一起，才能抵消彼此的荒謬。這似乎意味著世界根本沒有一條底層的絕對真理，但卻有一套消除不穩定、不和諧的自洽方法，所有的物理規則都只是建立在這套方法之后的最終自洽結果而已。

雙縫干涉實驗，其實就是科學家們用來證明光有波動性的一個實驗。

就這么一個簡簡單單的光學實驗，又不是搞核試驗，有啥好恐怖的？

但它的確是恐怖的，可以顛覆了科學家們的三觀！為什么這么說呢？

先來解釋下什么是雙縫干涉實驗。簡單來說，光就像水波一樣，如下圖，當光線通過兩道縫隙后，就會在后面的背板上產生亮暗相間的干涉條紋。

具體的原因如下圖：跟所有波一樣，當光波波峰與波谷抵消，波峰與波峰，產生了干涉圖樣。所以，光有波的屬性。

后來，有科學家突發奇想，我如果把光子一個個發射出去，而不是一次性全撒出去，因為這樣光子間就不會再互相影響，從而就不會產生圖一的干涉圖樣呢？

但是，試驗很快打了他的臉，即便一個一個的發射，干涉圖樣還是出現了，就好像一個光子可以同時穿過兩條縫隙，進而自己對自己產生干涉一樣。

詭異！一時間，沒有人能解釋這一不可思議現象？

但更恐怖的還在后面。

后來有個叫梅里的科學家們說，你們呀，圖樣圖森破，裝個攝像機，記錄下粒子的運動軌跡不就行了。

但就因為加了個攝像機，更加可怕的事情發生了。

當他試圖用攝像機去觀察粒子的運動軌跡時，這些粒子一個個的就像有智慧一樣，仿佛知道有人在看它們的表演，于是它們立刻停止表演，墻上的干涉條紋消失了。

梅里有點不敢相信，這尼瑪不是扯嗎？我竟然被小小的粒子耍了。他一開始是拒絕相信的，但是經過無數次的驗證，他最終服了。

梅里向學界公開了這一讓人“毛骨悚然”的新發現：粒子的行為竟然是由人的意識所決定的。

到如今，仍然沒有人能給出板上釘釘的解釋，這也讓這一實驗登頂“二十一世紀初科學界評選的令人頭皮發炸的十大實驗”之首。

在小說《三體》中，三體人用一顆小小的智子就封鎖了地球人的科技，梅里的實驗不禁讓人想起了小說里的科幻橋段。

微觀世界里，藏著顛覆所有人三觀的秘密！

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雙縫干涉實驗顧名思義就是光通過兩條平行的狹小縫隙后，投射在屏幕上的狀態，看似簡單無奇，可實驗結果卻像玄學的靈異事件令人驚悚莫名。

其實雙縫干涉實驗歷史悠久，皆源于光的波動說與粒子說的百年爭斗。光到底是粒子還是波？這曾是物理學界爭論不休的話題。

所謂粒子，簡單說就像一個個光滑的玻璃珠子。每當我們打開手電筒，無數光子就像子彈筆直的射向遠方。

諸如牛頓、普朗克等許多著名科學家，都憑借權威實驗確鑿無疑證明光是粒子。

而所謂的波，簡單說就像瓦片擲入水中產生的水波紋一樣。如果把光看成波，那么衍射、偏振等光學現象就能完美解釋了。

諸如惠斯頓、赫茲等許多著名科學家，也通過權威實驗確鑿無疑的證實光是波。

可是粒子與波是截然不同的東西。粒子可以分割成一個個最小單位，單個粒子不可再分，而波則是連續的能量分布。粒子皆是直線前行，而波則是同時向四方發射。粒子可以靜止在某個固定位置，而波則必須呈動態在空間運動。

總之波與粒子之間存在不可調和的矛盾，由此波派與粒派爭論不休，誰也不肯妥協。

18世紀，牛頓憑借其權威身份壓制的波動說黯淡無光，直到1836年，英國科學家托馬斯.楊發現光通過兩條平行的狹小縫隙后，呈現明亮條紋與暗淡條紋相間的斑馬線條紋。干涉衍射是波特有的性質，托馬斯.楊的實驗使波派逆勢上揚，自此光到底是波還是粒子，成為物理學界核心議題。

直到1924年，有人如恍然大悟般提出也許粒子在某個時刻像波，而波也可能在某個時刻像粒子，那么光為何不能兩者兼而有之呢？簡單說就是光具有波粒二象性。

真理確實只有一個，可真理的表現形式也許有千萬種，只不過人類始終屬于盲人摸象各執一詞的階段罷了。光到底是粒子，還是波亦或波粒二象性，那么就要利用雙縫干涉實驗來驗證了。

雙縫干涉實驗

科學家在一張紙板上開兩條平行的細縫，用一把光子發射槍發射光子，然后觀察光子通過細縫后，投射在探射屏上的光斑形狀。

根據科學家推測，如果光是純粒子，其他方向的光子都被紙板遮擋了，那么通過雙縫的光子會直射到探射屏形成兩道平行的兩道杠。

如果光是純波，那么光通過雙縫后會形成兩道波源進行干涉，波峰與波峰疊加形成明亮光條，波峰與波谷則互相抵消形成暗淡光條，投射在探射屏上就形成明暗相間的唯美的斑馬條紋。

而如果光是波粒兼有，那么光通過雙縫后，會出現兩道杠與斑馬線混雜狀態。

簡單說兩道杠就是粒派勝出，斑馬條紋就是波派勝出，兩種狀態混雜的四不像代表波粒二象性則屬平局。

第一次實驗光射槍發出光子通過雙縫后，形成標準斑馬線，明擺著波派大勝。

可粒派不服氣，明明知道光是粒子，為何會出現斑馬線呢？那么就一個一個光子發射，再重新做一次實驗。

第二次實驗，將光射槍調至點射狀態，一個光子一個光子發射通過雙縫，令人震驚的是當發射光子數量少時，探射屏上只有雜亂無章的光斑，可隨著發射光子數量增加，探射屏上竟然出現了明暗相間的斑馬線條紋。

這怎么可能呢？如果光真的只有波動性，粒派甘愿認輸。可問題是，斑馬線是通過雙縫的兩個波源互相干涉疊加而成。而一個光子不是通過左邊縫隙直射，就是通過右邊縫隙直射，它又是被誰干涉疊加呢？

難道光子遇到雙縫會分裂成兩半，同時通過雙縫后，自己干涉自己嗎？那么一不做二不休，繼續做第三個實驗弄清光子如何通過雙縫。

第三次實驗，在探射屏兩邊分別安裝攝像頭，同時依舊點射光子。如果那邊的攝像頭看到光子，就是光子通過那邊細縫。

結果一邊攝像頭看到光子，另一邊就看不到光子，并沒有發現半個光子出現。那么光子就是粒子，只不過不知其通過雙縫后，如何變成了兩道波源形成了干涉條紋。也許這就是所謂的波粒二象性嗎？

可詭異的事情發生了，探射屏上并沒有出現預想的干涉條紋，而是出現了兩道簡單的杠。

見鬼了嗎？全世界的科學家都懵頭了。第二次與第三次實驗的區別，只是第三次實驗加了攝像頭觀察，難道沒有攝像頭觀察，光就是波，有攝像頭觀察，光就是粒子嗎？光是波還是粒子，難道由觀察者是否看一眼決定嗎？

于是有些腦洞清奇的聰明人，大膽推測光子是智能極高的外星Al機器人。當光射槍發射光子時，光子已經開始觀察，如果發現有攝像頭就表現出粒子狀態，如果發現沒有攝像頭，只有屏幕，就表現出波的特性。

如此腦洞大開的推測，不但未遭到大量抨擊，甚至科學家還要為此進行第四次實驗佐證，可見全世界已經被雙縫干涉實驗弄暈了頭。

靈異恐怖的雙縫干涉延遲實驗

第四次實驗，事先未加攝像頭，當科學家預估光子通過雙縫時刻，并在其通過后，以迅雷不及掩耳之勢加上攝像頭，這與1978年惠勒的延遲選擇實驗類似。

實驗結果是無論以多快速度加上攝像頭，屏幕上都顯示兩道杠。反之即便事先有攝像頭，哪怕最后一秒撤掉攝像頭，屏幕就會出現明暗斑馬線。

我們需要注意，光子經過雙縫之后才決定是否加攝像頭，也就是說光子通過雙縫時，就已經確定了將以何種方式出現。那么光子通過雙縫時已經定型，可實驗卻又為何在最后一刻變化呢？

難道光子真有高級智商？一個簡單的實驗使有關靈異甚或外星人的留言四起，科學家們崩潰般感覺到歷經幾百年時間構筑的理論體系已瞬間崩塌。

結語

其實托馬斯.楊的實驗并不恐怖，它是實證波動說的經典實驗。而真正令人感覺恐怖反直觀的則是屬于量子力學范疇的雙縫干涉延遲實驗：一是光子一個一個打，也會出現干涉；二是只要觀測光子通過哪條縫隙，干涉卻消失了。這里就牽涉到了量子力學中的兩個概念“態疊加”與“測量塌縮”。

簡單說雙縫干涉延遲實驗并不恐怖，只是不易理解，它為我們打開了量子魔法大門。玻爾為此總結出了量子力學三大原理：態疊加原理（在量子世界，一切事物都能處于不同狀態，各種可能性并存）；測不準原理（疊加態無法精確測量）；觀察者原理（雖然任何事物都有多種可能性疊加，但我們無法看到一個即黑且白的量子物體，只要我們觀察，必然看到一個確定無疑的結果）。

玻爾因完美解釋了雙縫干涉延遲實驗一夜成名，卻也四面樹敵。按照玻爾說法，光子在觀測瞬間，隨機蛻變成多種可能性中一種，并將此過程命名為“塌縮”，可是“塌縮”到底經歷怎樣過程？玻爾自己也無法說清。

由此許多人抨擊玻爾理論反直觀，其中bug太多，而薛定諤用一只不死不活，又死又活的混沌之貓給了玻爾理論致命一擊。

時至今日，雖然人類對量子力學有了進一步認知，量子通信衛星已經上天，可人類對量子世界所知還屬皮毛。也許就像愛因斯坦所說：“我思考量子力學的時間百倍于廣義相對論，卻依舊想不明白。”，量子世界浩渺無邊，我們所知渺如微塵，那些我們未知的世界就成了神秘玄學所在。

相對論和量子論是現代物理學的基礎，但這兩個跨時代的理論早在上世紀初就構建完畢了

20世紀初，物理學界對于光的波動學說和粒子學說已經爭論了幾百年了，愛因斯坦聯合普朗克一起提出了光量子學說，認為光在傳播過程中呈現波的形態，與物質相互作用時呈現粒子的形態，這種被稱為“波粒二象性”的解釋得到了物理學界的一致認同。

后來科學家們利用楊氏雙縫實驗，在點光源后面放一張擁有兩條狹縫的紙，這時候點光源的光穿過狹縫就會變成一串明暗交替的條紋，這便是證明光量子學說的干涉條紋。

在證明光擁有波粒二象性之后科學家利用電子也進行了雙縫實驗，發現電子等微觀粒子同樣具有波粒二象性，再后來隨著技術的進步，科學家們開始用儀器發射單個電子來進行雙縫干涉實驗，這時候發生了第一件怪事：

單電子雙縫實驗的結果竟然和之前的電子雙縫干涉實驗結果完全相同

之前的電子雙縫干涉可以產生明暗交替的條紋，單個電子竟然也能產生干涉條紋，但儀器明明就只發出了一個電子，它能和誰干涉呢？這個結果就像是一個足球同時進了兩個球門一樣匪夷所思，科學家們下定決心要揭開單個電子干涉條紋的秘密，于是就有了更加匪夷所思甚至恐怖的“雙縫干涉延遲實驗”

延遲實驗的精髓就在于記錄電子在穿過雙縫后的樣子，由于只有單個電子，所以它穿越任何一條縫隙都能被直接看到，因此屏幕上的波態干涉條紋消失了，取而代之的是粒子態的痕跡，而一旦把記錄電子軌跡的機器關閉，那么明暗條紋就會馬上出現，一旦開啟機器明暗條紋就會馬上消失。

雙縫干涉延遲實驗表明：微觀粒子的形態取決于人的觀察，被觀察的時候呈現出粒子的狀態，不被觀察時呈現波的狀態，微觀粒子就像有“生命”一樣可以感覺到人類的存在，因此雙縫干涉延遲實驗才讓很多人感到恐懼

用“恐怖”兩字形容雙縫干涉實驗并不準確，更應該用“顛覆”或者“匪夷所思”來形容，因為實驗的過程和結果都大大出乎了人們的意料，有悖于我們對現實世界的認知！

雙縫干涉實驗到底說明了什么？

簡單來說，就是一個電子可以同時穿過兩條縫隙，這足以讓人震驚，但更震驚的還在后面，一旦我們觀察（不一定是用眼睛看）電子是如何同時穿過兩條縫隙時，卻發現它只穿過一天縫隙！

這意味著什么？意味著我們的觀測行為可以影響到電子的運動方式，電子仿佛知道我們有沒有觀測它！

而我們的觀測行為是什么呢？有些科學家會用“意識”描述這行觀測行為，也就是說意識可以影響物質的運動方式！

當然，也有些科學家試圖用平行宇宙的概念來就是雙縫干涉實驗，認為電子本身會處于兩個不同的宇宙，而當我們觀測時，我們的觀測使得電子的表現形式“坍縮”為其中的一種（穿過兩條縫隙中的一條），而沒觀測時電子就同時穿過兩條縫隙！

這就是雙縫干涉實驗最讓人感到恐怖的地方！

截止目前，雙縫干涉實驗的詭異現象還沒有得到完美解讀，科學家們還需要繼續努力！

你的了解呢？不妨說出來供大家參考！

雙縫干涉實驗，其實就是科學家們用來證明光有波動性的一個實驗。微觀粒子的形態取決于人的觀察，被觀察的時候呈現出粒子的狀態，不被觀察時呈現波的狀態，微觀粒子就像有“生命”一樣可以感覺到人類的存在，因此雙縫干涉延遲實驗才讓很多人感到恐懼。延遲實驗很可怕的，不單單是因為觀察者效應，更重要的是他所反應出來的是在微觀世界里，果能改變因，就像未來能改變過去一樣可怕。

本來的觀察結果認為光具有波粒二象性，單獨發射一個光粒子卻可以神奇的自己對自己產生雙縫干涉。就是說一顆光粒子卻詭異同時通過了兩條縫，可是更詭異的是如果這個實驗過程被攝像機記錄的話那么雙縫干涉就不會產生，單獨發射的光粒子每次都老老實實的通過對準的那一條縫。若是沒有攝像機記錄我就同時通過兩條縫你說氣人不？后來狡猾的人類又想了一個辦法。開始先不打開攝像機等光粒子同時穿過兩條縫，這時候雙縫干涉已經形成再打開攝像機，這次你跑不掉了吧。嚇著科學家的事情這時候真正發生了，本來已經產生的雙縫干涉突然消失了，光粒子又神奇的變成了只通過一條縫。這簡直逆天了，等于說已經發生的事實被攝像機一記錄結局突然被改寫。時空順序在這一刻已經錯亂，剛剛發生在眼前的歷史事件結果居然被觀察改變掉了，這真的讓人無法接受。

20世紀初，物理學界對于光的波動學說和粒子學說已經爭論了幾百年了，愛因斯坦聯合普朗克一起提出了光量子學說，人們開始意識到光同時具有波動性和粒子性的雙重性質，也就是說光在傳播過程中呈現波的形態，與物質相互作用時呈現粒子形態，這種被稱為“波粒二象性”的解釋得到了物理學界的一致認同。

后來科學家們利用楊氏雙縫實驗，在點光源后面放一張擁有兩條狹縫的紙，這時候點光源的光穿過狹縫就會變成一串明暗交替的條紋，這便是證明光量子學說的干涉條紋。

在證明光擁有波粒二象性之后科學家利用電子也進行了雙縫實驗，發現電子等微觀粒子同樣具有波粒二象性，隨著技術的進步，科學家們開始用儀器發射單個電子來進行雙縫干涉實驗，這時候發生了第一件怪事：單電子雙縫實驗的結果竟然和之前的電子雙縫干涉實驗結果完全相同。

之前的電子雙縫干涉可以產生明暗交替的條紋，單個電子竟然也能產生干涉條紋，但儀器明明就只發出了一個電子，它能和誰干涉呢？這個結果就像是一個足球同時進了兩個球門一樣匪夷所思，科學家們下定決心要揭開單個電子干涉條紋的秘密，于是就有了更加匪夷所思甚至恐怖的“雙縫干涉延遲實驗”。延遲實驗的精髓就在于記錄電子在穿過雙縫后的樣子，由于只有單個電子，所以它穿越任何一條縫隙都能被直接看到，因此屏幕上的波態干涉條紋消失了，取而代之的是粒子態的痕跡，而一旦把記錄電子軌跡的機器關閉，那么明暗條紋就會馬上出現，一旦開啟機器明暗條紋就會馬上消失。

后來，有科學家突發奇想，我如果把光子一個個發射出去，而不是一次性全撒出去，因為這樣光子間就不會再互相影響，從而就不會產生圖一的干涉圖樣呢？但是，試驗很快打了他的臉，即便一個一個的發射，干涉圖樣還是出現了，就好像一個光子可以同時穿過兩條縫隙，進而自己對自己產生干涉一樣。

當他試圖用攝像機去觀察粒子的運動軌跡時，這些粒子一個個的就像有智慧一樣，仿佛知道有人在看它們的表演，于是它們立刻停止表演，墻上的干涉條紋消失了。梅里有點不敢相信，這不是扯嗎？我竟然被小小的粒子耍了。他一開始是拒絕相信的，但是經過無數次的驗證，他最終服了。梅里向學界公開了這一讓人“毛骨悚然”的新發現：粒子的行為竟然是由人的意識所決定的。

這個實驗就是說光具有波粒二象性，當你不觀測時，它是波，會產生干涉條紋，當你觀測它時，它又變成了粒子，沒有干涉條紋！光到底呈現什么特性，取決于你是不是在觀測它！實驗非常詭異，就仿佛一個個的光子都有意識！知道有人在研究它，不讓你深入研究！

我是這樣認為的：由于光的速度極快可以穿越時空，因此它在可以同時存在于平行時空中，同時穿越兩條縫形成干涉。而一旦進行觀察，只能剩余一種穿越方式，其余平行時空消失。因此，意識能夠決定平行時空的開啟或關閉。空即是色，色即是彩！好比說我現在決定從床上起來，那么我躺在床上的其余平行時空都將被關閉。綜上所述，光的干涉，是光的速度能夠為我們展示所有平行空間，若加以觀測就是我們選定了其中的一個平行空間。一點拙見，歡迎批評！

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