深度长文：为什么说电子双缝干涉实验很恐怖？

关于量子力学和电子双缝干涉实验，之前做过很多科普了，今天再次进行科普，尽可能用通俗的方式与大家分享，尽量避免任何形式的公式。

其实，电子双缝干涉实验一点也不恐怖，它本身只是一个实验，有什么恐怖的呢？只是实验过程和结果颠覆了人们的世界观罢了，让我们觉得如此不可思议。

正式开讲之前，先来简单了解一下粒子和波的概念，其实大家应该都理解，这里只是做一下铺垫。

小时候很多人都玩过玻璃球，把玻璃球扔到一堵墙上，只会留下一个点，这就是粒子性，粒子是直线传播的，这很好理解。

你做完饭后，在厨房喊你孩子的名字，不管你孩子在哪个房间的什么位置，通常都能听到你的声音（当然，不要抬杠说你家住上千平的大别墅，那就可能听不到了），这就是波，声波。说明波是朝四面八方传播的。

上面所讲的粒子和波的特性，在我们的宏观世界很好理解，也非常符合我们的日常生活经验。但是一旦来到微观世界，好像就不是那回事了。

著名的杨氏双缝干涉实验，让一束光射进两条狭缝，分成两束光，之后两束光的波峰和波谷就会叠加，在接收屏上出现明暗相间的干涉条纹。

光是一种电磁波，表现出波的特性我们能接受。如果把光换成某种粒子，比如说电子，会出现什么情况呢？

长期以来，人们都认为电子就是像玻璃球那样的实体粒子，穿过两条狭缝之后，只会留下两条条纹，而不是明暗相间的多条干涉条纹。

但是结果让科学家们大吃一惊，不管他们发射的是一连串电子，还是每次只发射一个电子，接收屏上都出现了干涉条纹。接收屏上出现干涉条纹，明显已经表明出现了干涉现象，但是穿过狭缝的只有单个电子，倒推过去只有一种结果：肯定是电子同时穿过两条狭缝，然后自己与自己发生了干涉，不然如果电子只是穿过某一条狭缝，无论如何是不可能出现干涉现象的。

如果说发射的是一连串电子，还尚且能被我们理解的话，那么每次只发射一个电子，单个电子是如何同时穿过两条狭缝，然后自己与自己发生干涉的呢？

为了弄明白真相，科学家们对电子双缝干涉实验进行了多次改进，比如说在挡板附近安装探测器（当然不是我们平时常见的监控设备），想看看单个电子到底是如何同时穿过两条狭缝的。

但不看不要紧，看完之后科学家们更懵逼了：接收屏上的干涉条纹竟然神奇消失了，只出现了两条明亮的条纹，显然这表明了电子的粒子性，并没有同时穿过两条狭缝，更没有自己与自己干涉。

但之前明明发生了干涉现象，为什么观测之后干涉行为就消失了呢？

科学家们百思不得其解，他们猜想或许是人们的观测行为影响到了电子的状态，于是决定再次对实验进行改进，在不直接观测电子或者说让观测行为不影响电子的干涉状态的情况下，看看会发生什么。

这就是后来的延迟擦除实验，让科学家们和所有人类都毁三观的实验！重点来了，接下来尽量用通俗的语言描述延迟擦除实验。

通过之前的分析，我们已经明白，不测量，电子就表现为波动性，出现干涉条纹。一旦测量，电子就表现为粒子性，干涉条纹就会消失。

那么，有没有办法能让我们的观测行为不影响电子的干涉状态呢？你可能说：没有办法，任何观测行为都会对电子有影响。

但其实有一种非常简单的办法：在电子出现干涉条纹之后，再进行观测不就行了吗？

而延迟擦除实验正是这样做的。你可能还有疑问：已经出现干涉条纹了，再观测有什么用呢？什么也改变不了！

别那么着急下结论，科学家们一开始也是这么认为的，但实验结果再次重重打了他们的脸：即便在电子出现干涉条纹之后进行观测，同样会影响实验结果。

具体怎么回事呢？

有一个电子，穿过A和B两条狭缝，然后放一个晶体，电子通过晶体之后会产生一对纠缠态的电子，方便起见，分别命名为电子甲和电子乙。

接着甲正常飞向接收屏，我们观察接收屏上是否有干涉条纹。

而电子乙不会飞向接收屏，而是另外一个准备好的装置：延迟观测装置。由于甲和乙一直处于纠缠态，我们通过观测乙，就可以知道电子甲的状态。

延迟观测装置设计了两条特殊的路径，让从A缝飞出的电子进入路径a，从B缝飞出的电子进入路径b，两条路径的行进路程是不一样的。路径a需要时间t1才能到达检测设备上，而路径b需要时间t2才能到达检测设备。

根据电子到达检测设备的时间，就可以知道乙走的到底是路径a还是路径b，知道了哪条路径，就可以倒推乙到底穿过了哪条狭缝，而这时候接收屏上的干涉条纹神奇消失了。

接下来我们改变路径b的路程，让a和b两个路径的路程保持一致，也就意味着我们擦除了两个路径之间的路程信息差，结果就是我们不知道乙到底走的哪一条路径，当然也不可能知道穿过哪条狭缝。而这时候再观察接收屏，会发现干涉条纹重现了。

看到这里，可能你已经意识到了什么地方不对劲：没错，电子乙到达检测设备的时间点，是在电子甲到达接收屏的时间点之后！

这意味着什么？

简单讲意味着因果律彻底被打破了，“果”可以反过来影响“因”。具体来讲就是：电子甲在穿过双缝的时候，已经知道了未来某个时刻自己是否被观测，然后再决定是否进行自己与自己的干涉。

因果律是我们现实世界的基础，如果连因果律都被打破了，我们所在的世界还真实吗？

当然，实验中的延迟观测装置，带来的时间延迟会很短，只有一瞬间的延迟，这也是因为实验过程电子经过的路程非常短。但是如果把路程扩展到数光年，是不是意味着电子可以提前几年就知道自己在未来有可能被观测？

这才是电子双缝干涉实验让人感到最恐怖最不可思议的地方。那么，延迟擦除实验该如何解释呢？目前并没有让人信服的诠释。

延迟擦除实验让值得让人们深入思考，比如说我们认为“固若金汤”的因果律真的存在吗？甚至我们自认为的“现实世界”真的客观存在吗？

这些问题留给大家一起思考。