双缝实验是一种演示光子或电子等等微观物体的波动性与粒子性的实验。双缝实验是一种“双路径实验”。
如果以宏观物理学的角度来看,把电子视为一个粒子,那么若干电子在通过双缝之后应该会在后面的探测屏上留下两条与狭缝对应、平行的亮纹,但事实并不是这样,实际上后面的探测屏上出现了多条明暗相间、相互干渉的条纹,这显然与最初的预计不符,不过我们有理由猜测可能是若干电子在运动时发生了撞击,所以导致探测屏上出现了很多干涉条纹,为了避免这种现象的发生,于是将电子一个、一个的进行发射,这样电子之间就不可能发生碰撞,但实验结果还是没有改变,探测屏上依旧就多条干涉条纹,证明一个电子可以像波一样同时穿过两条狭缝。
双缝干涉实验
好,现在我们想知道电子是从哪个缝隙通过的。很简单,只要在缝隙后装个探测器就行了。我们又进行了电子双缝干涉实验,这次在双缝的入口安装了极高清的摄像头,它可以直接观察到电子的运动情况,但是,问题来了,安装摄像头的这一举动使这项实验发生了更加诡异的事情,震惊了整个科学界。干涉图样消失了,取而代之的是与双缝相对应的两条线。换句话说,电子的波动性消失了 ,显示出来的是粒子性,它明确的要么走左边的缝隙,要么走右边的缝隙。
那么问题来了,当我们没有看电子的时候,电子就不是实在的东西,它像个幽灵向四周散发开来,以波的形态飘浮在空间中。做双缝干涉实验时,同时经过两道缝隙自己与自己形成干涉,你一睁开眼睛,所有的幻影就立马消失,电子的波函数在瞬间坍缩,变成一个实实在在的粒子,随机出现在某个位置上,让你能看到它。
量子论如此神奇,以至于让我们不敢相信自己的眼睛,量子力学的诠释就是悬挂在物理学晴朗天空的一朵乌云,说不定哪天会拉开物理学革命的序幕。