深度长文：为什么单个电子可以同时穿过狭缝发生干涉？

对于电子双缝干涉实验，之前已经科普了多次。说实话，每次科普量子力学，我都会有些信心不足，毕竟很多东西我自己也不是很了解，只是把目前主流科学界对量子力学的认知与大家分享。

记得有物理学大佬这样描述量子力学：如果你认为自己理解了量子力学，恰恰说明你对量子力学一点也不了解。说白了，这个世界上目前没有任何人真的理解量子力学。

所以，对于量子力学，对于电子双缝干涉实验，今天就不具体来讲述了，换一种思维方式来理解，或许能给你一种豁然开朗的感觉。

之所以我们无法理解单个电子为什么能发生干涉，很大一部分原因是我们下意识地“先入为主”了，认为电子就是一个拥有明确运动轨迹的小球，就像宏观世界里的“玻璃球”那样。

因为，我们之所以认为微观粒子的行为无法理解，原因就在于我们把宏观世界的运动规律下意识地“转移”到了微观世界。在我们的宏观世界里，一个玻璃球确实拥有明确的运动轨迹，但在微观世界就不是那么回事了，并没有证据证明微观粒子同样拥有明确的运动轨迹。

说白了，人类对世界的认知主要来自实验，也只有通过实验进行全方位的观测，才能知道我们的世界到底是怎样的。

那么，单个电子到底是如何同时穿过两条狭缝的呢？

虽然很多科普文，包括我之前的科普文都对此做了分析，但严格来讲，人类目前还不知道，而且可能永远都不会知道。

看到这里，你可能会反驳道：不知道你在这话叭叭半天？难道真的不知道吗？很多科普文都说电子双缝干涉过程是因为电子的波粒二象性，或者量子力学中的不确定性决定的。

这里先暂且把电子双缝干涉先放一放，刚才我也说过了，这次不准备具体讲解电子双缝干涉实验，而会用一种独特的方式让大家放飞思想。

在很多人眼里，科学尤其是物理学的就是要去探索世界的真相，揭开宇宙的神秘面纱。其实并不是这样的。

各位可以简单回顾一下我们上学时学过的物理学，你会发现，所谓的物理学知识在寻求更好的方式来描述世界的运行规律，而在这个过程中，科学家就会提出各种理论来描述大自然的运行规律。说白了，科学或者物理学只是人类描述世界的工具罢了。

任何科学理论都必须经得起实验的验证，所以，任何科学理论只是符合实验的验证，并不能说我们的世界就一定要按照科学理论运行。

说白了，大自然当然有自己的运行规律，而人类能做的只是尽可能用相对精确的科学理论去描述大自然的运行规律。

人类如今创建的所有科学理论都是如此，举个例子，牛顿提出的万有引力定律，就是用来描述宇宙天体的运动规律。这就意味着，宇宙天体并不见得非得按照牛顿万有引力定律去运行，或许其他理论同样能诠释天体的运动，而且诠释得更好。

现在，回到单个电子的双缝干涉实验中来，为什么会这样？答案很明显就是“不知道”。当然，这里的“不知道”只是我们不知道单电子双缝干涉隐藏的真正本质，但我们试图通过实验过程来提出一些理论来诠释电子的行为。

实际上，我们不仅不知道题目中的答案，同样不知道地球到底为什么要围绕太阳转。你可能会嗤之以鼻：你开玩笑呢？地球围绕太阳转不是因为万有引力吗？

但问题是，万有引力真的是本质吗？牛顿告诉我们有质量的物体就可以产生引力，但为什么会这样？为什么质量就一定会产生引力？

你可能会提到爱因斯坦的广义相对论，认为引力的本质是时空弯曲，有质量的物体可以造成时空弯曲，给我们一种引力的表象。但问题并没有结束：有质量的物体为什么会造成时空弯曲？

你会发现，无论你给出什么样的答案，问题都会一直存在，这就像是俄罗斯套娃那样，永远没有最终的答案。

也就是说，任何问题一旦穷奇所问，最终一定会走进死胡同。

当然，我知道，这样的回答你肯定不满意。因为这种回答方式显然已经脱离了科学范畴，甚至需要哲学来解答了。

事实上，我们不需要用哲学这种抽象的思想来解释大自然运行规律，同样可以用科学手段去诠释。

不管是单个电子的行为，还是任何其他实验现象，我们都可以根据具体实验现象创建一套自洽理论，关于电子行为的理论就是量子力学。通俗理解，就是我们可以根据实验现象“倒推”出某个自洽的理论来解释这种现象。

于是，在量子力学框架内，就会认定像电子这样的微观粒子，严格来讲并不是粒子，而是一种波，所有的微观粒子都对应某个波函数，正是这个波函数控制着微观粒子的运动轨迹。理论上波函数可以在空间里任何一个地方传播，无处不在，所以单个电子会同时穿过两条狭缝，“自己与自己”发生干涉。

也就是说，科学家们观测到了“单个电子穿过两条狭缝后在屏幕上出现干涉条纹”，然后根据观测到的现象总结出了“电子具有波动性”，“电子具有波粒二象性”，还有“单个电子在穿过两条狭缝后会发生干涉”等。

当单个电子穿过狭缝击中屏幕后，屏幕上确实以一个点的形式呈现出来。而当大量单个电子一个一个穿过狭缝击中屏幕后，屏幕上就会呈现干涉条纹。这也表明了电子具有“波粒二象性”。

总结

今天对于电子双缝干涉实验的科普，并没有直击实验本身，更多的是从“对科学或者物理学的理解和认知”来诠释的。任何科学理论的诞生，其实最根本的都要通过实验来验证。同时任何科学理论，都一定有适用范围，毕竟科学理论是在实验的基础上得出来的，而人类对实验过程的观测和分析一定会有局限性。

量子力学能较好地解释单个电子的双缝干涉现象，但这并不意味着量子力学是唯一能诠释的理论。

最后我还想强调的是，对于任何问题，如果我们不断追问“为什么”，结果必然会超出科学和物理学的范畴。这表明绝大多数科学家所追求的并不是诠释大自然现象的本质和底层逻辑，而是寻找更精准更普适的理论模型，实际上这就意味着解释大自然现象的理论肯定不止一个，就看哪个理论在自洽的基础上更精准了！