長(zhǎng)期以來(lái)，電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)都是我科普過(guò)程中很重要的一環(huán)，因?yàn)樵搶?shí)驗(yàn)涉及到量子力學(xué)最核心的東西：波粒二象性，或者說(shuō)不確定性。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程這里就不再詳述了，總之根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，物理學(xué)家們推測(cè)出了微觀粒子具有波粒二象性，簡(jiǎn)單說(shuō)就是不觀測(cè)時(shí)，粒子表現(xiàn)出波的特性，而一旦實(shí)施了觀測(cè)，就會(huì)表現(xiàn)出粒子的特性。

有些小伙伴甚至直接把波粒二象性稱(chēng)為“既是粒子又是波”。但是這種觀點(diǎn)其實(shí)似乎站不住腳的，讓人感覺(jué)很別扭，就好像說(shuō)“某個(gè)動(dòng)物既是貓又是狗”一樣，這怎么可能呢？

在物理學(xué)家眼里，粒子就是粒子，波就是波，兩者具有截然不同的性質(zhì)。不過(guò)與水波和聲波不同的是，光波并不需要任何介質(zhì)，單個(gè)光子的行為看起來(lái)更像是經(jīng)典粒子的行為，而多個(gè)光子就表現(xiàn)出了波的特性。

光子的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)就不再多說(shuō)了，畢竟我們很容易接受光是一種波，光的本質(zhì)本來(lái)就是電磁波。這里就重點(diǎn)來(lái)說(shuō)說(shuō)電子。

在我們的固有印象里，電子是實(shí)實(shí)在在的粒子，就如同玻璃球那樣實(shí)在。但是，當(dāng)物理學(xué)家們用電子做雙縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，卻有了不一樣的發(fā)現(xiàn)。

按照我們傳統(tǒng)的觀念，當(dāng)電子穿過(guò)擋板上的狹縫時(shí)，只能從其中的一條狹縫穿過(guò)，要么左面的狹縫，要么右面的狹縫，這就是簡(jiǎn)單的二選一。

但現(xiàn)實(shí)情況并非如此，讓物理學(xué)家們大吃一驚。即便是單個(gè)電子，也能在接收屏上顯示出干涉條紋。

這就奇怪了，干涉是波才有的特性，單個(gè)電子想要發(fā)生干涉現(xiàn)象，只有一種結(jié)果：同時(shí)穿過(guò)兩條狹縫，然后自己與自己發(fā)生干涉。

這怎么可能？單個(gè)電子怎么可能同時(shí)穿過(guò)兩條狹縫？難道電子會(huì)分身術(shù)？如果真的是這樣，已經(jīng)不能用魔術(shù)來(lái)解釋了，絕對(duì)是“魔法”了。

以玻爾為首的哥本哈根學(xué)派是這樣解釋的：這個(gè)問(wèn)題本身就不是問(wèn)題，電子確實(shí)是同時(shí)穿過(guò)了兩條狹縫，因?yàn)殡娮泳哂胁淮_定性，它的運(yùn)動(dòng)軌跡是不確定的，只能用概率去描述。說(shuō)白了，電子可以同時(shí)處于概率中的所有位置。

這不就是波的特性嗎？事實(shí)上就是如此，我之前一篇科普中就反復(fù)強(qiáng)調(diào)，電子就是波，只能是波，根本不是粒子。實(shí)際上量子力學(xué)中從來(lái)就沒(méi)有所謂的“粒子”概念。所謂的粒子性知識(shí)波在某種特殊情況下的表現(xiàn)形式罷了。

而這種特殊情況就是觀測(cè)，觀測(cè)會(huì)導(dǎo)致電子的波函數(shù)發(fā)生坍縮，結(jié)果就表現(xiàn)為粒子性。我們觀測(cè)之后，雖然得到了電子的確定位置，但我們并不知道電子是怎么從無(wú)所不在的位置來(lái)到這個(gè)確定位置的，也不知道是通過(guò)什么途徑過(guò)來(lái)的。

說(shuō)白了，我們只是通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到了這樣的過(guò)程和結(jié)果，而所謂的波粒二象性和波函數(shù)坍縮等概念，只是物理學(xué)家們根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出的假設(shè)，用來(lái)解釋實(shí)驗(yàn)本身。

當(dāng)然，以玻爾為首的哥本哈根學(xué)派受到了很多人的質(zhì)疑，包括愛(ài)因斯坦和薛定諤在內(nèi)的物理學(xué)界大佬堅(jiān)決質(zhì)疑哥本哈根學(xué)派提出的不確定性，認(rèn)為無(wú)論如何這個(gè)世界都是確定的，可以描述的，也是可以預(yù)測(cè)的。

但是，多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果都表明了，電子的行為確實(shí)符合“不確定性”。而玻爾又提出了更為瘋狂的觀點(diǎn)：在我看來(lái)，根本沒(méi)有所謂的因果關(guān)系，只有“互補(bǔ)原理”。原因和結(jié)果并不是先后關(guān)系而是互補(bǔ)關(guān)系。就像你我既是演員又是觀眾，觀測(cè)者和被觀測(cè)者互相影響，形成互補(bǔ)關(guān)系，原因會(huì)影響結(jié)果，結(jié)果也一樣會(huì)影響原因。

面對(duì)玻爾的“瘋言瘋語(yǔ)”，愛(ài)因斯坦等人再也坐不住了，于是開(kāi)啟了與玻爾長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的辯論。直到愛(ài)因斯坦去世，也沒(méi)有最終的結(jié)果。

不過(guò)，不管怎么說(shuō)，電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)確實(shí)對(duì)人們固有的宇宙觀和世界觀帶來(lái)了很大的沖擊，尤其是在物理學(xué)家對(duì)實(shí)驗(yàn)本身不斷進(jìn)行改良之后發(fā)現(xiàn)，哥本哈根學(xué)派提出的不確定性，波粒二象性和互補(bǔ)原理等雖然看起來(lái)很不可思議，但的確能很好地解釋電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。

尤其是惠勒延遲選擇實(shí)驗(yàn)，讓物理學(xué)家們產(chǎn)生了深深的恐懼，為什么？

因?yàn)檠舆t選擇實(shí)驗(yàn)直接顛覆了我們的固有認(rèn)知。在我們的傳統(tǒng)思維里，因果關(guān)系或者因果律是固若金湯般的存在，任何事情的發(fā)生，都必須先有原因后有結(jié)果，原因會(huì)影響結(jié)果，但結(jié)果不能反過(guò)來(lái)影響原因。

但是延遲選擇實(shí)驗(yàn)徹底打破了人們的這種固有認(rèn)知。實(shí)驗(yàn)本身就不再詳述了，之前有專(zhuān)門(mén)的科普進(jìn)行分析過(guò)，總之就是，如果我們改變了某件事發(fā)生的結(jié)果，有可能影響結(jié)果之前已經(jīng)發(fā)生的過(guò)程。

通俗來(lái)講就是現(xiàn)在和將來(lái)的選擇，可以影響過(guò)去，因果律徹底崩塌！

也難怪物理學(xué)家們都會(huì)感嘆：沒(méi)有人真的了解量子力學(xué)，如果你認(rèn)為自己已經(jīng)弄懂了量子力學(xué)，恰恰說(shuō)明你連量子力學(xué)最基本的東西都沒(méi)有了解！

通俗來(lái)講就是“無(wú)知者無(wú)畏”！

但換一種思維方式，其實(shí)量子世界所謂的“詭異”，只是我們站在宏觀世界下的感受。為什么我們一定要把因果律強(qiáng)加給量子世界呢？沒(méi)有任何大自然法則表明因果律必須在任何地方都適用，不是嗎？所謂的因果律，甚至有可能只是我們的錯(cuò)覺(jué)呢？

如果我們一開(kāi)始就生活在量子世界，肯定不會(huì)覺(jué)得量子世界那些所謂的詭異現(xiàn)象真的詭異，反而會(huì)絕對(duì)宏觀世界的現(xiàn)象變得非常詭異了！