深度科普：解读电子双缝干涉实验，你我看到的都是幻象？

关于光的本质之争，在物理学界绵延数百年，激起了激烈的讨论。物理学者眼中，波与粒子是截然不同的存在。一个物体如何能在同一时刻兼具粒子的集中与波的扩散？这不仅违反了常理，也挑战了我们对世界的基本认知。

为了探寻光的真身，物理学者们开展了种种实验，其中一个尤为引人注目的就是众所周知的双缝干涉实验。

实验设计并不复杂，容易理解。两个狭缝，加上一个可以发射光子的光源。

实验之初，并非利用双缝，而是单缝。将光源对准单缝照射，屏幕上会形成单一条纹，中心明亮四周逐渐黯淡。这显示了光的波动性，单缝造成的衍射效果。

接着，物理学家将单缝替换为双缝，屏幕上随即出现了一系列干涉条纹。结果不难理解，光线穿过双缝后发生干涉，如同水波一般，波峰波谷相间。

至此，一切似乎合情合理，光就是波的观念似乎稳如泰山。

然而，“粒子派”的物理学者们愤愤不平，他们设计了改良版的双缝干涉实验，这一次，他们让单个光子逐一通过双缝（不用纠结如何做到，暂且信赖他们的非凡智慧）。

想象一下，一个个光子如同小球飞越双缝。在现实世界，我们很容易预见屏幕上将呈现两条显著痕迹，这与我们的日常经验相符。

但实验结果却出人预料。科学家们逐一发射光子，屏幕上并未出现预期的两条条纹，反而是多条明暗相间的干涉条纹。显然，单个光子在通过双缝后发生了干涉，形成了独特的图案！

这样的结果令人难以置信，不符合逻辑。出现干涉条纹意味着光子必须同时穿越两个狭缝。但按照实验设定，光子是逐一发射的，理论上绝无可能同时通过双缝！

物理学界大为震惊，这一诡异的实验现象出乎所有人预料。原本旨在探明光是粒子还是波的实验，却给科学家们带来了更大的困惑。最终，“光是粒子还是波”这一问题变得不那么重要，紧要的是物理学者们必须尽快对实验结果作出解释。

如何解释光子能够同时通过两条狭缝的谜团？

想要弄清答案，方法并不复杂。在狭缝旁安置摄像机直接观测，这个方法显而易见，物理学家们自然也能想到，并付诸实践。

实验的对象由光子转为电子，因为电子有质量和电荷，易于观测；而光子难以捕捉，毕竟我们只有在光线反射进眼睛时才能看见。若实验中的光子直接反射入眼，实验将失去意义，而让实验中的光子反射其他光子也非常困难。

实验结果一波又起，物理学家们果真看到了电子经过的具体狭缝，却未料到观测行为本身会改变实验结果。

屏幕上曾显现的多条干涉条纹神奇消失，转而呈现出两条清晰的条纹！

换句话说，在未被观测时，电子能够同时穿越双缝；然而，一旦实施观测，电子则开始有序地一个个通过狭缝，仿佛成了玻璃小球。

物理学家们几近疯狂！然而，更骇人的实验结果还在继续，下一轮的实验更是让他们心生恐惧。

不得不佩服物理学家们的智慧，既然观测可能改变电子通过双缝的状态，那在电子未抵达屏幕前实施观测应该不会有问题吧？

新一轮实验启动，物理学家们在双缝后方设置摄像机，想要观察电子究竟如何穿过双缝。

诡异的现象再次出现。电子似乎能“读懂”研究者的意图，当摄像机开启进行观测时，电子会“乖乖”变成如同玻璃球一般，屏幕上出现两条条纹；而摄像机关闭后，多条干涉条纹再次显现。

这就是延迟实验。

其结果显然违反了现实世界的因果定律，因为电子的状态在通过双缝后本应已定，要么呈现粒子性，要么展现波动性，无法更改。但实验结果表明，人类的观测似乎能够改变电子在双缝时的状态。

要知道，观测发生在后，电子通过双缝在前！这意味着，后来的事件影响了已经发生的过去，结果可以改变原因！这太过荒谬！进一步说：我们可以改变历史！

爱因斯坦坚信自己的信仰：因果律不可能被打破。而以波尔为首的“哥本哈根学派”开始得意洋洋：看到实验结果了吧，一切都由不确定性主导，电子在未被观测时处于叠加态，无法精确描述其状态。一旦进行观测，电子状态立刻确定，这就是所谓的“坍缩”。

波尔进一步解释：在量子世界，不存在我们传统意义上的因果关系，取而代之的是互补原理，原因与结果可以互补影响，形成一个整体。

波尔的见解或许让人难以理解：未来的事件可以影响现在乃至过去。这句话若非出自著名物理学家之口，若非有真实实验为证，你是否会认为说这话的人已然疯狂？

难怪费曼会说：没有人能真正理解量子力学。他这句话的深意在于我们不能用现实世界的常识去解释量子世界。

然而，微观世界与宏观世界并无明确的界限，我们本身也是由微观粒子所构成。如果像电子这样的微观粒子拥有波的特性，位置与速度均不确定，能够在原子核周围随意出现，那么理论上，我们人类也应该拥有类似的特性。

德布罗意提出的“物质波”概念正好触及了这一点，他宣称“万物皆波”，所有事物都具有波动性，且可以计算出波长，公式如下：

λ代表物体的波长，h是普朗克常数，m是物体质量，v是物体速度。物体质量越大，波长越短。我们在宏观世界中见到的物体波长极短，因此通常只表现出粒子性而非波动性。

但从纯理论角度分析，仍然存在极微小的概率，你也可以同时通过两条狭缝，你可以同时出现在两个不同的地点，比如此刻的你不仅在阅读这篇文章，也可能同时身处月球或其他任何地方。

这样的观点，是否令你彻底疯狂？