第19章 单光子双缝干涉实验(1/1)

1807年，托马斯·杨总结出版了他的《自然哲学讲义》，这本书综合整理了他在光学方面的工作，并第一次描述了双缝实验：把一支蜡烛放在一张开了一个小孔的纸前面，这样就形成了一个点光源。现在在纸后面再放一张纸，不同的是第二张纸上开了两道平行的狭缝。从小孔中射出的光穿过两道狭缝投到屏幕上，就会形成一系列明、暗交替的条纹，这就是现在众人皆知的双缝干涉条纹。

试验本身没什么问题，证明了光有波粒二象性，但是科学家们想观察清楚如何会这样，于是他们在微观层面上来观察，架设高速摄像机，观察光子是如何一个一个通过缝隙形成波干涉的，这时候神奇的事情出现了，光子波的特性消失了！又变成人类最容易理解的粒子，只出现了两条条纹。这才引出了超级可怕和诡异的电子双缝干涉实验和后来石破天惊的“延迟选择实验”，给人类带来了前所未有的思想冲击。

现在有一种仪器，每次只发射出一个光子，这时如果遮板上仍然有两个缝隙a和b。依照传统理论，该光子每次有且仅有以下三种情况中的一种：

1、被遮板挡住。

2、通过a缝。

3、通过b缝。

因为要观察投射面的光斑分布，所以不必考虑情况1。也就是说，只要光子通过了遮板，要么从a缝通过，要么从b缝通过。按照这种传统理论推导，在投射面会形成两个均匀的光斑，因为每次只有一个光子通过，该光子无法与其他光子发生干涉。但是实际的实验结果让人大跌眼镜。就算每次只发射一个光子，投射出的光斑依然有干涉条纹！

单光子双缝干涉实验图像实验结果表明，就算每次只发射一个光子，在发射若干次后，投射面依然会形成明暗交替的影像。这就说明，每个光子似乎同时通过了两个缝隙，自己与自己产生了干涉！这些都还不算什么，更让人无法理解的是，如果用另一个仪器对双缝进行精确测量，以确定光子到底从哪个缝经过，则干涉条纹就会就会消失。换句话说，光子似乎能够知道自己被测量，一旦被测量则它只会从一个缝中通过，没有干涉发生，也就没有了明暗交替的光斑。我们作为观察者，改变了整个事件。

更玄乎的事还在后面。1979年，在普林斯顿举行了一场“纪念爱因斯坦诞辰100周年”的活动。会上爱因斯坦曾经的同事ler提出了一个实验，这就是著名的“延迟选择实验”。

前面我说过了，人们一观测，电子就呈“粒子形式”通过双缝，人们不观测，电子就以波的形式通过双缝。

wheeler提出，如果我们根据电子的速度，当确定它已经通过双缝之后，迅速的在后面的板上放上摄像机，会出现什么情况？

此话一出，天崩地裂。科学家们马上开始动手设计实验。

5年之后，马里兰大学的y和其同事宣布实验已经成功，结果是当我们在确定电子已经通过双缝后，迅速在后面的板上放上摄像机的结果是：出现了两道条纹！

反之亦然，如果迅速的拿掉摄像机，又会出现干涉条纹，即使我们在决定拿掉摄像机的时候，电子已经通过了双缝！

这说明了什么？我现在的一个动作，可以决定电子过去的一个动作！

它意味着，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，以波的形态悬浮在空间中。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。

波尔的解释更加恐怖：世界是由意识决定的。互补原理是这样说的：电子既是一种粒子，也是一种波，它具有波粒二重性。但在每一个特定的时刻，电子不可能既是粒子又是波，而只能是其中的一种。它到底会是粒子还是波，这取决于是否有人观察它，当没人观察它时，它就是波，而一旦有人观察它，它就变成了粒子。

打个比方，你明天菜市场买菜，你明天去了，那里就是个菜市场，你明天不去，那里就是个洗浴中心！

你说可怕吗？再比如说，你自以为了解你身后的世界，可是你知道吗？在你转身的那一瞬间，你身后的世界变成了你看到的世界；在你看的前一秒，并不是那样的。我上大学的时候，很喜欢韩国诗人金春洙的《花》，我甚至都能背下来，这位诗人看上去比物理学家们更接近真相：

在我呼唤它的名字之前

它仅仅

不过是一种姿态罢了

当我呼唤它的名字时

它朝我走来

成为了一朵花

就如同我轻唤它的名字

衬合着我这色彩和香气

有谁啊

请轻唤我的名字

我愿向他走去

成为他的一朵花

我们都

想成为什么

你对于我，我对于你

都想成为不被遗忘的意义

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