準(zhǔn)確地說(shuō)，真正讓人恐怖的不是雙縫干涉，而是單電子雙縫干涉，對(duì)于它的一種解讀可成為平行世界存在的證據(jù)。為了說(shuō)明這，不妨先看看雙縫干涉的由來(lái)及意義。

最早也最有名的楊式雙縫干涉

在1704年牛頓發(fā)表《光學(xué)》后，光的波粒之爭(zhēng)，以牛頓的名氣，而使得光的粒子說(shuō)獲得了更多的選票，占得統(tǒng)治地位。

而1807年，托馬斯·楊的一篇論文立馬扭轉(zhuǎn)了這個(gè)局面。在論文中他如下描述了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：

“使一束單色光照射一塊屏，屏上開(kāi)有兩條狹縫，可認(rèn)為這兩條縫就是兩個(gè)光的發(fā)散中心。當(dāng)這兩束光射到一個(gè)放置在它們前進(jìn)方向上的屏上時(shí)，就會(huì)形成寬度近于相等的若干條明暗相間的條紋……”

這就是大名鼎鼎的楊式雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。通過(guò)托馬斯·楊的這個(gè)實(shí)驗(yàn)，人們測(cè)得了光的波長(zhǎng)，從而為光的波動(dòng)性提供了重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

光的波動(dòng)性開(kāi)始重新受人矚目。1873年，麥克斯韋的《電磁通論》一書(shū)一經(jīng)出版，光就是電磁波的結(jié)論一時(shí)間成了最主流的光學(xué)解釋。

但關(guān)于光粒子性的印象也同樣讓人難以舍棄，于是隨著光子概念被愛(ài)因斯坦提出，光的波粒二象性被科學(xué)界確認(rèn)，并且所有的微粒子都具有明顯的波粒二象性。

但很多人對(duì)“波粒二象性”卻存在著這樣一種誤解：?jiǎn)蝹€(gè)粒子表現(xiàn)為粒子性，而大量粒子表現(xiàn)為波動(dòng)性。

于是，后來(lái)隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的成熟，科學(xué)家們用電子取代了光子，以單電子發(fā)射，看看又會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？

詭異的單電子雙縫干涉現(xiàn)象

因?yàn)榻?jīng)典的波動(dòng)學(xué)中，大家知道波要產(chǎn)生干涉現(xiàn)象必須是兩列波相互錯(cuò)位疊加，才能產(chǎn)生明暗交錯(cuò)的干涉投影。

如果只是一個(gè)粒子，應(yīng)該就沒(méi)辦法干涉了。

為了證明這一點(diǎn)，科學(xué)家準(zhǔn)備了一次只能發(fā)射一個(gè)電子的電子槍，在它前面同樣放置兩條狹縫，日常經(jīng)驗(yàn)告訴我們，電子只可能通過(guò)兩條狹縫的其中一條，后面最多只會(huì)出現(xiàn)兩條清晰的電子落點(diǎn)投影。

但令人詭異的是，實(shí)驗(yàn)結(jié)果還是會(huì)出現(xiàn)明暗交替的干涉投影，就像一個(gè)電子同時(shí)通過(guò)了兩條狹縫，然后與自己干涉。

上圖為電子依次7、100、3000、20000、70000次通過(guò)后的投影。
這種不符合我們?nèi)粘ＵJ(rèn)知的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，讓科學(xué)家們非常困惑。

于是又有人想到安裝一種特殊的攝像頭看看電子到底如何穿過(guò)縫隙，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是電子只會(huì)隨機(jī)從一個(gè)縫隙里出來(lái)，絕不會(huì)分成兩半穿過(guò)。同時(shí)一旦這樣做了，干涉條紋就會(huì)消失了，實(shí)驗(yàn)結(jié)果只會(huì)得到兩條明亮的條紋，但一旦關(guān)掉攝像頭，干涉條紋就又會(huì)出現(xiàn)。

這可在科學(xué)界炸開(kāi)了鍋。這意味著：一旦觀察，電子就循規(guī)蹈矩的穿過(guò)縫隙形成兩條明亮的條紋，一旦不觀察，電子就自行干涉形成明暗交替的條紋。

就是因?yàn)檫@樣，單電子的雙縫干涉，被一些人解讀為由于人類(lèi)的意識(shí)參與，而左右了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這太可怕了，這是第一次在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中證明人類(lèi)的自身意識(shí)決定了世界的客觀存在。

還有一種解釋是，電子實(shí)際上存在于同一時(shí)刻的多空間中，稱之為“空間疊加”，我們每次一次觀察都導(dǎo)致了世界的分裂，不同種情況同時(shí)出現(xiàn)在了不同的分裂世界中，這就是埃費(fèi)雷特的多重世界詮釋。這也是所有科幻作家們，最喜歡的一個(gè)科學(xué)理論。

當(dāng)然這些闡述，在隨后的科學(xué)發(fā)展中基本都被否定了。

科學(xué)家開(kāi)始更深入地研究單電子雙縫干涉，他們認(rèn)為可能是由于用于觀察的光子擾動(dòng)了電子，所以才導(dǎo)致這個(gè)結(jié)果。于是人們開(kāi)始把用于觀察的光的頻率降到足夠低，這樣光的動(dòng)量就會(huì)變得很?。▌?dòng)量p=hν/c），那么碰到電子時(shí)就不會(huì)對(duì)電子造成大的干擾。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：只要光的頻率足夠低，電子果然又開(kāi)始出現(xiàn)干涉現(xiàn)象了，但由于光的頻率太低，我們觀察到電子的圖像就會(huì)變成一團(tuán)模糊的閃光，也就是說(shuō)我們還是看不見(jiàn)電子到底是怎么穿過(guò)兩條縫隙的。

這就像后來(lái)哥本哈根解釋的不確定原理：有一些成對(duì)的物理量（例如，坐標(biāo)與相應(yīng)動(dòng)量分量、能量與時(shí)間等），要同時(shí)測(cè)定它們的任意精確值是不可能的，其中一個(gè)量被測(cè)得越精確，其共軛量就變得不確定。

另外，除了上述的同一方向的干涉實(shí)驗(yàn)，1992年，新墨西哥大學(xué)物理學(xué)家們還設(shè)計(jì)了一個(gè)更詭異的實(shí)驗(yàn)。

相反方向的單光子廣角干涉實(shí)驗(yàn)

以上是單光子廣角干涉實(shí)驗(yàn)的示意圖 。

在S處每次只釋放出一個(gè)光子，該光子有兩條可能達(dá)到接收器的路可以走，分別用紅色虛線和藍(lán)色點(diǎn)線來(lái)表示。

下面中間的分束器可以讓光一半透射，一半反射。也就是說(shuō)每次單光子如果走紅色虛線路徑，有一半可以透射到接收器上，如果走藍(lán)色點(diǎn)線有一半可以反射到接收器上。但不管怎么樣，光子應(yīng)該只能走其中一條路徑。

但實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，接收器上還是出現(xiàn)了明暗交替的干涉圖樣，也就是說(shuō)單個(gè)光子同時(shí)“通過(guò)”了兩條路徑然后自行發(fā)生干涉。

這比雙縫干涉更詭異了，畢竟這兩條路徑幾乎是相反的方向了！一個(gè)光子能同時(shí)向左又向右的行動(dòng)？

由此看來(lái)，光的波粒二象性遠(yuǎn)沒(méi)我們想的那么簡(jiǎn)單！

從某瞬間來(lái)看，光子是一個(gè)粒子，不會(huì)分成兩半，但結(jié)果顯示它又是像波一樣的概率分布，表現(xiàn)為波的性質(zhì)。

結(jié)語(yǔ)：

就像提出光子論的愛(ài)因斯坦所說(shuō)，光子到底是什么？他一直都沒(méi)想明白。

以光子為代表的量子們或許是我們這個(gè)世界上最神秘的東西了。至于從它們身上還會(huì)發(fā)現(xiàn)什么令人震驚的秘密，也就變得沒(méi)什么好奇怪的了。

至少我們現(xiàn)在已經(jīng)明白，不確定才是這個(gè)世界的基石。