如何解释双缝干涉实验？人类的观察会影响既定的事实吗？

文章图片
本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛。
“量子力学”是如今物理学最热门的一个领域，我们常常会说“遇事不决，量子力学” ，甚至我们还可以看到各种各样的产品都会加上一个“量子”来提高档次，什么“量子鞋垫”“量子车衣”等等。其实这些所谓的量子产品和量子力学没什么关系，关于量子的科学技术都是最前沿最尖端的，基本上所谓的量子技术都和真正的量子没什么关系。

文章图片
即使是在科学家的眼中，量子力学都是神秘且无法解释的， “量子”指的是最小物理量，也就是人类理论中最小的单位，量子力学是研究在这个最小的尺度下，这些组成宇宙的基本单元是如何运动组合的。自从人类发明了显微镜后，才意识到在我们看不到的角落还存在一个“微观世界” ，这个微观世界并不比我们生活的宏观世界简单，甚至还要更加的复杂一些，直到今天科学家也没有完全搞明白量子尺度下的一些事情。

文章图片
我们生活的宇宙是宏观的，可是一切都是由基本粒子组成的，所以研究基本粒子的运动，从某种角度上就是在研究宇宙的本质，生命也是由最基本的细胞组成的，各种有机物是如何组成生命的？在我们的基因深处又埋藏了什么秘密？这些问题或许都能在微观的角度找到答案，生活和宇宙都是一个从简单到复杂的过程，所谓的“简单”才是一切的基础。
有一些人说量子力学让人感到“毛骨悚然” ，这是为什么？
双缝实验
其实我们说量子力学让人感到毛骨悚然，并不是说量子力学这个理论，而是量子力学中的一个实验——“双缝实验”以及这个实验后续的衍生实验。

文章图片
与其说双缝实验让人感到害怕，不如说这个实验得到的结果我们不能解释，经典的双缝实验很简单，这个实验可以很好的证明光子具备“波动性” ，早期科学家对于光子究竟是粒子还是“波”争论不休，双缝实验可以很好的证明，光子虽然是粒子，但是它仍然具备波动性。
让人有些无法理解的是“双缝干涉实验” ，以及“延迟实验”这个实验得到的结果，和普通的双缝实验一样，用一个光源加上一个板子和一个屏幕，中间的板子有两个缝隙，光子可以随机的通过两个缝隙，在屏幕上会出现干涉条纹。

文章图片
可是当我们把设备更换后，光源变成了可以发射单个电子的发射器，每次只发射一个电子，得到了让人意想不到的结果，屏幕上仍然出现了“干涉条纹”！每一次只有单个的电子通过了单个缝隙，屏幕上仍然出现了干涉条纹，这个电子和谁发生了干涉？
答案是这个电子自己和自己产生了干涉！因为我们无法确定电子究竟通过了哪一条缝隙时，就产生了一个“叠加态” ，如果你不去观察这个电子，你就无法确定这个电子通过了哪个缝隙，这个时候的电子处于通过两个缝隙的叠加态，自己和自己产生了干涉，让屏幕上出现了干涉条纹。

文章图片
更奇怪的还在后面，如果我们在板子处加上一个摄像机或者其他设备来观察电子究竟通过了哪一个缝隙时，干涉条纹就会消失，因为人类的观察让这个电子的叠加态“坍塌”了！