电子双缝干涉实验为什么让科学家感到恐怖？到底发现了什么？2022-03-29 20:22·宇宙探索
量子力学到底有多恐怖？
或许恐怖谈不上，但绝对让人感到震惊，完全颠覆了人们几千年来的传统认知。于是很多人就用“遇事不决量子力学”来描述量子力学的诡异性。
而电子双缝干涉实验的过程和结果甚至让科学家们感到恐怖，到目前为止仍然没有一个让人信服的理论来诠释这个诡异的实验。
电子双缝干涉实验到底诡异在哪里？咱们先从头说起，从光说起。
作为物理学界的大佬，牛顿对光的很多现象都非常痴迷。通过三棱镜实验把一束光分成了多种颜色，同时光既然能折射，也能反射，那么光应该是由最小的粒子组成，就像一个个微小的玻璃球那样，这就是牛顿关于光的“粒子说”。
不过到了19世纪，托马斯杨做了一个实验：托马斯杨干涉实验。实验并不复杂，让一束光穿过两条狭缝，然后达到狭缝后面的屏幕上。
如果光真的像牛顿所说的是“粒子”，那么屏幕上应该会呈现出两条条纹。
但是结果并不是那样，屏幕上显示出的是很多条条纹，显然是光通过狭缝后发生了干涉，于是产生了干涉条纹。
这表明，光是一种波。就像水波那样，两条水波相遇时会发生“干涉”，重叠后形成波峰和波谷。
托马斯杨的实验只是说明光是一种波，这没有什么诡异的，诡异的事情还在后面。
随着现代物理学的发展，科学家们发现光子在传播过程中并不是连续的，而是一份一份的，这就是所谓的“光量子”，最开始由普朗克发现的，光的“粒子说”再次被科学家们提出来。
既然光是粒子，为什么通过狭缝时会发生干涉行为呢？就像我们用玻璃球射向狭缝，玻璃球不可能会发生干涉。
如果说科学家对“光到底是粒子还是波？”还有争议的话，那干脆直接用电子做实验好了，毕竟科学家们认为，电子是实体粒子，不可能是波。
于是，接下来就到了电子双缝干涉的时刻。
当科学家朝着双缝不断发射电子的时候，最开始屏幕上呈现杂乱无章的亮点。但是当发射的电子数量足够多时，科学家有了意外发现：屏幕上同样会呈现干涉条纹！如下图：
这只能说明一点：电子通过狭缝后发生了干涉。但电子是粒子，怎么可能发生干涉呢？
科学家们一头雾水。于是实验升级了。科学家一个一个发射电子，这样就不会发生干涉了吧？
但结果让科学家再次震惊：屏幕上仍然呈现干涉条纹！因为这说明单个电子同时穿过了两条狭缝，然后自己和自己发生了干涉！
这彻底颠覆了人们的世界观和宇宙观。
科学家们不服，想知道单个电子是如何同时通过两条狭缝的，于是在狭缝旁边安装了探测器进行观测。
奇怪的事情又发生了：电子就好像早就意识到科学家会进行观测，“乖乖地”一个一个通过狭缝，没有发生任何干涉行为，屏幕上只呈现出两条条纹。
科学家彻底疯了：这到底是为什么？
“哥本哈根学派”的领军人物波尔给出了这样的解释：微观粒子的状态是不确定的，处于一种叠加态，它们的状态只能用“波函数”来描述。当我们不去观测时，微观粒子可能在任何地方，而当我们进行观测的时候，就会坍缩为确定的状态（粒子状态）。
说白了，电子其实也是一种波，具有波的特定，所以它的状态是不确定的，可以同时穿过两条狭缝自己与自己发生干涉，产生干涉条纹。
爱因斯坦薛定谔等人坚决反对波尔的观点，认为诡异的量子力学背后肯定有某种未被发现的“隐变量”存在。世界是可描述的，是确定的，也是可预测的。
之后的量子力学经过几十年的发展，波尔提出来的“不确定性”成为了物理学界的主流理论，也就是说，量子世界真的是不确定的，微观粒子时刻处于叠加状态，而观测行为会让叠加态坍缩为本征态（确定状态）。
波尔认为，量子世界的不确定性是大自然的一种固有属性，而观测行为会让量子世界的不确定过渡到确定。
也就是说，我们的世界是否是真实的，完全取决于你是否在观察！当你不观察时，世界就是不真实的，当你观察时，世界就变成真实的了！
难道我们生活在一个不真实的世界？这也太恐怖了！
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