如果要評(píng)選科學(xué)史上匪夷所思的實(shí)驗(yàn)，那么這個(gè)桂冠大概率屬于雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，它就像是物理學(xué)家們的夢(mèng)魘一樣，一直困擾著物理學(xué)家。那雙縫干涉實(shí)驗(yàn)到底是一個(gè)什么樣的實(shí)驗(yàn)?zāi)兀?/span>

要了解這個(gè)問(wèn)題，我們首先需要了解一下什么是經(jīng)典物理學(xué)。話說(shuō)在300多年前，牛頓提出了萬(wàn)有引力定律和力學(xué)三大定律，一舉奠定了經(jīng)典物理學(xué)。牛頓的理論描述的是宏觀低速世界的規(guī)律，描述的現(xiàn)象是具有確定性的，具有因果關(guān)系。

在經(jīng)典物理學(xué)的世界觀下，宇宙存在著一個(gè)絕對(duì)客觀的規(guī)律，只要我們能夠找到它，那就可以了解宇宙中的一切，這也被稱為決定論。

實(shí)際上，在近代之前，大多數(shù)的科學(xué)家都堅(jiān)信這一點(diǎn)，即便是到了量子力學(xué)開(kāi)始發(fā)展，量子力學(xué)的許多奠基人依然堅(jiān)信這一點(diǎn)，其中就包括愛(ài)因斯坦，薛定諤等人，以至于他們最終站到了量子力學(xué)的對(duì)立面中去。

雙縫干涉實(shí)驗(yàn)在整個(gè)量子力學(xué)的發(fā)展過(guò)程中，都是科學(xué)家們繞不過(guò)的實(shí)驗(yàn)。著名的物理學(xué)家費(fèi)曼曾經(jīng)在他的著作《費(fèi)曼物理學(xué)講義》中這么評(píng)價(jià)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)：

雙縫干涉實(shí)驗(yàn)展出的量子現(xiàn)象絕對(duì)不可能以任何經(jīng)典物理學(xué)的方式來(lái)進(jìn)行解釋，它包含了量子力學(xué)的核心思想和量子力學(xué)唯一的奧秘。

雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置實(shí)際上很簡(jiǎn)單。說(shuō)白了就是把一束光照射到一塊刻有兩條狹縫的板上，光束通過(guò)狹縫之后，會(huì)照射到探測(cè)屏幕上。

科學(xué)家做了這個(gè)實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，探測(cè)屏上出現(xiàn)了明暗條紋相間的圖樣。這個(gè)實(shí)驗(yàn)最早是用來(lái)證明：光具有波動(dòng)性。這是因?yàn)檫@個(gè)現(xiàn)象可以利用干涉來(lái)解釋，明亮的條紋是相長(zhǎng)干涉區(qū)域，暗淡的條紋則是相消干涉區(qū)域。

看似已經(jīng)很好地解釋了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，但是事情在之后發(fā)生了反轉(zhuǎn)。20世紀(jì)初，量子力學(xué)開(kāi)始迅猛地發(fā)展。而量子力學(xué)的發(fā)展得益于科學(xué)家們?cè)跔?zhēng)論：光到底是粒子，還是波？

這就使得雙縫干涉實(shí)驗(yàn)被推到了風(fēng)口浪尖，因?yàn)槿绻茖W(xué)家要認(rèn)定光是一種粒子，那如何解釋雙縫干涉？

那這里的矛盾點(diǎn)其實(shí)就是：單個(gè)的“光”到底是呈現(xiàn)什么樣的狀態(tài)？

為了解決這個(gè)問(wèn)題，科學(xué)家杰弗里·泰勒爵士設(shè)計(jì)了一個(gè)技巧的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。他把入射光束的強(qiáng)度大大降低，使得在任意時(shí)間間隔內(nèi)，最多只發(fā)射一個(gè)光子出來(lái)。這個(gè)時(shí)候，他就發(fā)現(xiàn)主要時(shí)間足夠長(zhǎng)，最終還會(huì)有干涉圖樣。這實(shí)驗(yàn)告訴我們即便是每次只有單個(gè)光子，這個(gè)光子也可以同時(shí)通過(guò)狹縫，也就是說(shuō)它自己和自己發(fā)生了干涉。

不僅如此，后來(lái)還有一位叫做克勞斯·約恩松的科學(xué)家拿電子來(lái)做類似的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果也得到了電子發(fā)生干涉的結(jié)論。類似的電子干涉實(shí)驗(yàn)，科學(xué)家皮爾·梅利也做過(guò)，他成功的讓電子一顆一顆地發(fā)射出來(lái)，得到了干涉條紋。

量子擦除實(shí)驗(yàn)&延遲選擇實(shí)驗(yàn)

但這還不是最詭異的還是這些實(shí)驗(yàn)。而是是基于雙縫干涉實(shí)驗(yàn)衍生出來(lái)的量子擦除實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的第一步就是重復(fù)一遍雙縫干涉實(shí)驗(yàn)得到干涉圖樣。第二步就是：觀察，看看光子或者電子從哪個(gè)縫通過(guò)，結(jié)果機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)干涉圖樣消失了，之所以會(huì)消失是因?yàn)椤奥窂叫畔ⅰ钡拇嬖?。第三不就是消除“路徑信息”，結(jié)果又可以重新得到干涉圖樣。

這實(shí)驗(yàn)直接就顛覆了經(jīng)典物理學(xué)的因果律。也就是說(shuō)，在量子世界中，因果律很可能是不存在的。同樣顛覆因果律的，還有惠勒的思想實(shí)驗(yàn)“延遲選擇實(shí)驗(yàn)”。

基于大量的實(shí)驗(yàn)，我們可以發(fā)現(xiàn)量子世界的粒子無(wú)論是光子、電子，同時(shí)具有粒子性和波動(dòng)性。這可以說(shuō)讓許多科學(xué)家都無(wú)法接受。因?yàn)樵诮?jīng)典物理學(xué)中，粒子性和波動(dòng)性是對(duì)立的，不可能是同一個(gè)物體的屬性。這樣荒誕的結(jié)果使得學(xué)術(shù)圈出現(xiàn)有兩個(gè)陣營(yíng)，一個(gè)是以愛(ài)因斯坦為首的波動(dòng)派，另一個(gè)是以波爾為首的哥本哈根派。

哥本哈根學(xué)派的波爾提出了互補(bǔ)性原理，他認(rèn)為光既是一種粒子，也是一種波。

哥本哈根學(xué)派的波恩則提出概率解釋，他認(rèn)為我們只能知道粒子出現(xiàn)在某個(gè)位置的概率是多少，但無(wú)法確定粒子本身在哪，除非你觀測(cè)它。

你看，連愛(ài)因斯坦的都無(wú)法接受的現(xiàn)實(shí)，足以見(jiàn)得所以費(fèi)曼才會(huì)說(shuō)：沒(méi)有人真的懂量子力學(xué)。