其實(shí)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)本身并不恐怖，恐怖的是隨著實(shí)驗(yàn)的一步步推進(jìn)，人類得出了一些非常規(guī)的，違背了人類常識(shí)的結(jié)果。微觀的世界真的非常復(fù)雜，復(fù)雜到世界上最聰明的腦袋都想不明白這到底是怎么回事。

光波動(dòng)性

        我們現(xiàn)在知道光其實(shí)就是波，一種電磁波，但是在很早的時(shí)候科學(xué)家認(rèn)為其實(shí)光是一種粒子。

        波有一個(gè)特性，就是當(dāng)兩列相干波相遇疊加的時(shí)候，疊加區(qū)域的某些點(diǎn)的震動(dòng)就增強(qiáng)了，有的區(qū)域就減弱了，這就導(dǎo)致干涉區(qū)域內(nèi)震動(dòng)的強(qiáng)度產(chǎn)生了空間分布。

        如果你感到難以理解，沒(méi)有關(guān)系，繼續(xù)往下看。

        為了證明光的干涉，即光是波，物理學(xué)家托馬斯楊進(jìn)行了干涉實(shí)驗(yàn)。假如我們將一根蠟燭放在一個(gè)小孔面前，那么照亮過(guò)去的時(shí)候會(huì)形成一個(gè)點(diǎn)的光源。但是如果在小孔后的一張紙張開(kāi)兩道平行的狹縫會(huì)發(fā)生什么事呢？

        光透過(guò)小孔照射到后面的具有兩條細(xì)縫的紙張上，投射到幕布上，會(huì)形成一些明暗交替的條紋。至此，光的波動(dòng)學(xué)開(kāi)始取代粒子學(xué)說(shuō)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)也成為了物理界最為著名的實(shí)驗(yàn)之一。

光的波粒二象性

        但是光的波動(dòng)性還有很多問(wèn)題不能解決，愛(ài)因斯坦、普朗克等著名的科學(xué)家又將光的粒子特性搬上了歷史的舞臺(tái)，認(rèn)為光具有波粒二象性，也就是說(shuō)光既能夠像波一樣傳播，又能表現(xiàn)出粒子的特性。

        基本的干涉實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)出光之間會(huì)產(chǎn)生干涉條紋，但是如果我們把光換成一個(gè)個(gè)電子會(huì)發(fā)生什么事情呢？此時(shí)我們可以把電子想象成一個(gè)玻璃球，按理來(lái)說(shuō)，當(dāng)電子要選擇進(jìn)入雙縫中其中一邊的時(shí)候，它應(yīng)該做出了選擇，所以實(shí)驗(yàn)的最后應(yīng)該得出的是雙縫。

        但是實(shí)驗(yàn)的結(jié)果并不是這樣的，使用電子進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)同樣發(fā)現(xiàn)了電子自我干涉的痕跡。也就是說(shuō)當(dāng)一個(gè)電子要進(jìn)入一個(gè)縫的時(shí)候它一分為二，然后與自己干涉，形成了干涉的紋路。

        這個(gè)現(xiàn)象就讓人非常地費(fèi)解了。我們很難想象為什么一個(gè)電子在進(jìn)入到雙縫實(shí)驗(yàn)之前會(huì)將自己一分為二，還會(huì)產(chǎn)生干涉呢？

        然后詭異的事情就發(fā)生了。

        科學(xué)家很想知道電子在雙縫選擇的時(shí)候到底做了什么，然后就加了一個(gè)監(jiān)控器，來(lái)對(duì)它們的行為進(jìn)行觀測(cè)。可怕的是，這些電子的行為和之前完全不一樣，相互干涉的痕跡一點(diǎn)都找不到。

        也就是說(shuō)，當(dāng)加入了一個(gè)觀察者之后，電子間的干涉消失了，實(shí)驗(yàn)得出的最后結(jié)果是雙縫。也就是說(shuō)，當(dāng)加入觀察者之后電子表現(xiàn)出的行為才是人們理想的行為，但是在沒(méi)有觀測(cè)的時(shí)候它并不是這樣子的。

       本來(lái)一個(gè)好好的實(shí)驗(yàn)，在科學(xué)家的不懈努力之下真的是讓人細(xì)思恐極。為什么微觀的粒子在人的觀察下會(huì)展現(xiàn)出完全不同的行為？我們很難說(shuō)粒子是有意識(shí)的，但是這究竟是為什么呢？

        當(dāng)然了，別說(shuō)是我們了，就連科學(xué)家們都想破了腦袋也解釋不了。所以，很多事物看起來(lái)很簡(jiǎn)單，但是其實(shí)它比我們想象中復(fù)雜得多。一些看似謬誤的，卻可能是真理。只能說(shuō)，人類永遠(yuǎn)在突破自己認(rèn)知的極限，今日的真理很可能就是明日的謬誤。

小結(jié)：

        如果一束光透過(guò)一個(gè)小孔，毫無(wú)疑問(wèn)，光會(huì)從點(diǎn)放射出去投射在幕布上；如果有兩個(gè)小孔，光波會(huì)相互干涉出現(xiàn)波紋。但是如果把小孔換成細(xì)縫，把光換成電子，會(huì)發(fā)生什么呢？如果我們把電子想象成玻璃小球的話，那么小球通過(guò)縫投射到幕布上應(yīng)該也是兩條縫的形狀，但是電子和波一樣，產(chǎn)生了干涉行為，也就是電子將自己一分為二進(jìn)入兩個(gè)縫中相互干涉，這本來(lái)就已經(jīng)很難理解了。然后，當(dāng)加入一個(gè)觀察者時(shí)，電子竟然就不干涉了，結(jié)果就是兩條縫。人傻了。

        如果說(shuō)宇宙不是完美的，它有BUG（漏洞），你信么？雙縫干涉實(shí)驗(yàn)似乎一步步地發(fā)現(xiàn)了這個(gè)宇宙“漏洞"

雙縫干涉實(shí)驗(yàn)是什么？

        當(dāng)我們?cè)谒衼G下一塊石頭，那么水面就會(huì)產(chǎn)生波紋，如果同時(shí)丟下兩塊石頭，兩個(gè)水波之間就能夠出現(xiàn)交叉的干涉條紋。這就是波能夠互相干涉的特征。

        雙縫干涉實(shí)驗(yàn)既在一個(gè)光源前放置一個(gè)開(kāi)了兩條縫隙的不透明擋板，擋板后面再放置一個(gè)能夠觀測(cè)到的背景。當(dāng)我們打開(kāi)光源，會(huì)看到背景上出現(xiàn)明暗相間的條紋，這就是簡(jiǎn)單的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了光是一種波！因?yàn)楣庠诖┻^(guò)兩條縫隙后產(chǎn)生只有波特有的干涉，相反的波被抵消，相向的波被增強(qiáng)，導(dǎo)致背景上明暗相間的條紋。（日常生活中主動(dòng)降噪耳機(jī)就是利用了這個(gè)原理，用相反的聲波抵消了噪音）

        下面我們把實(shí)驗(yàn)升級(jí)一下，光源變得非常小，背景換成高靈敏高分辨的底片。打開(kāi)光源后，一開(kāi)始我們看到了無(wú)數(shù)隨機(jī)分布的小點(diǎn)，隨后這些小點(diǎn)越來(lái)越多最終形成明暗相間的條紋！實(shí)驗(yàn)升級(jí)后證明光是一種粒子并且還具備波的特征，也就是光的波粒二象性！

雙縫干涉延遲實(shí)驗(yàn)

        雖然雙縫干涉實(shí)驗(yàn)已經(jīng)讓人贊不絕口，不過(guò)科學(xué)家們還是在這個(gè)實(shí)驗(yàn)上再次升級(jí)。將光源變成一次發(fā)射一粒的電子！電子要通過(guò)這塊擋板只能隨機(jī)通過(guò)兩條縫隙。

        我們知道，要干涉就必須有對(duì)象，沒(méi)有對(duì)象怎么被干涉？然而這一次實(shí)驗(yàn)結(jié)果出事了，即便單個(gè)電子在隨機(jī)穿過(guò)兩條縫隙后依然在最后形成了干涉條紋。

        這個(gè)結(jié)果震驚了科學(xué)界！為什么單個(gè)電子能夠自我干涉？難道他還有一個(gè)分身？更詭異的是當(dāng)我們觀察電子是通過(guò)哪一條縫隙時(shí)，干涉條紋消失了。當(dāng)取消觀察時(shí)，干涉條紋又神奇的出現(xiàn)了！冥冥中仿佛有一雙眼睛窺視著我們，只能讓我們看到電子穿越縫隙的路徑（粒子特征）或者電子的干涉條紋（波特征）其中之一！

雙縫干涉之延遲選擇量子擦除

        看到這里，你也許認(rèn)為上面的實(shí)驗(yàn)會(huì)有很多未知的漏洞，我們觀察電子時(shí)已經(jīng)打擾了電子的正常運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致電子屬性改變，只是我們沒(méi)有辦法找出這個(gè)因素。接下來(lái)科學(xué)家用更加復(fù)雜精密的方法來(lái)做雙縫實(shí)驗(yàn)。將一個(gè)光子分離成一對(duì)糾纏的光子A和B（糾纏的量子能夠無(wú)視距離影響對(duì)方）。

        AB分別做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)（互不影響的環(huán)境），而B距離感應(yīng)屏比A遠(yuǎn)，這樣A會(huì)比B要先到達(dá)感應(yīng)屏。當(dāng)我們?cè)贐實(shí)驗(yàn)中放置相機(jī)觀測(cè)到B通過(guò)雙縫的路徑時(shí)，A實(shí)驗(yàn)的干涉圖像消失，顯然，糾纏的兩個(gè)光子是互相影響了，B得不到的波屬性A也得不到。接下來(lái)，我們通過(guò)技術(shù)手段把B獲得的路徑信息擦除,然后A和B都出現(xiàn)了干涉條紋。這里就出現(xiàn)了兩個(gè)個(gè)非常詭異的現(xiàn)象。測(cè)量到光子的路徑信息只是"泄露”，沒(méi)有主管觀意識(shí)去查看，干涉條紋會(huì)消失！把這個(gè)路徑信息擦除掉，干涉條紋又會(huì)出現(xiàn)！

        更詭異的是，實(shí)驗(yàn)中我們?cè)O(shè)定從B獲得路徑信息時(shí)，A早就已經(jīng)到達(dá)了感應(yīng)屏形成了圖像！這時(shí)候擦除B的路徑信息，A感應(yīng)屏已經(jīng)"拍好照"的圖像會(huì)鬼魅般地變成干涉條紋！

讓人難以理解的“宇宙程序”

        很多人一開(kāi)始認(rèn)為，觀察光子路徑就是人類意識(shí)干預(yù)了實(shí)驗(yàn)。不過(guò)我們從最后一個(gè)實(shí)驗(yàn)得知，在延遲選擇實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量到的路徑信息，你看與不看，宇宙程序它已經(jīng)認(rèn)定了你泄露了天機(jī)！光子波動(dòng)屬性就被隱藏了！我們得不到干涉圖像。如果我們把這個(gè)泄露的天機(jī)抹除掉，宇宙程序馬上修復(fù)了光子的波動(dòng)性，讓我們得到了干涉圖像。沒(méi)想到的是，我們?nèi)祟愒趯?shí)驗(yàn)室上利用量子糾纏鉆了個(gè)空子，讓圖像形成之后再得到路徑信息。接著我們?cè)偃ミx擇是泄露還是擦除，宇宙程序任然按照原來(lái)的指令執(zhí)行了。讓已經(jīng)形成的圖像變了回去（曾經(jīng)不干涉的光子，在曾經(jīng)又干涉了。這話很繞）？這是不是意味著我們找到了一個(gè)宇宙程序的BUG，用現(xiàn)在的決定，改變了過(guò)去！還是另有其他原因？我們生存的宇宙，這個(gè)看不到邊無(wú)比真實(shí)的世界，難道是一個(gè)設(shè)定好的“程序”？或者說(shuō)宇宙這個(gè)看似無(wú)比完美運(yùn)行的世界其實(shí)還有一些漏洞。如果人類將來(lái)利用這些漏洞未來(lái)的世界會(huì)發(fā)展成什么樣子？（點(diǎn)此查看中為檢驗(yàn)技術(shù)激光實(shí)驗(yàn)室）
（本文旨在傳播科學(xué)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系admin@ctnt-cert.com刪除）