雙縫干涉實驗到底有多神奇？這個問題真是隔一陣就會熱一下，那今天咱們就來梳理一下思路，然後再來說一個最容易被誤解的點，就是關於攝像機導致波函式坍縮的問題。

先來說人們為什麼要做雙縫干涉實驗呢？最早就是為了探尋光的本質，就是一束光 我們給它無限的放大，它的最小單元是一個粒子還是波呢？

歷史上出現了兩夥陣營，惠更斯認為光是波 牛頓認為光是粒子，雙方誰也不服誰，直到後來英國的博物學家托馬斯·楊，最先做出了雙縫干涉實驗。

到這為止波動說幾乎是贏了，但是贏的還不夠徹底，徹底贏是等到1864年麥克斯韋發表了《電磁場的動力學理論》，給出了麥克斯韋方程組，並且預言了光是一種電磁波。後來隨著大量的光速測量實驗的出現，這樣波動說才有理有據的贏了。

但是新的問題很快就出現了，隨著人們對微觀領域的研究，量子力學逐漸浮出了水面。其中有一個問題經典物理就解釋不了，那就是光電效應，簡單說就是紫外線照射到金屬板上能把電子打出來，人們還發現這種打出電子的能力只和光的頻率有關，和光強無關。也就是頻率只要高於紫外線比如說X射線，伽馬射線都能打出電子，光再弱也能打出來，但是隻要頻率低於紫外線，光強再大也沒用，也不能把電子打出來。

當然咱們這裡的紫外線只是舉例子，具體金屬材質不同這個閾值會不同。不過大體就是紫外線左右，這件事在經典裡就解釋不了。經典中我們認為能不能打出電子，那就得看光的能量大小，那光的能量和什麼有關呢？

咱們用聲音舉個例子，說話聲音大就是能量大，說話聲音小就是能量小，那怎麼樣才算聲音大呢？這個中學學過，振幅決定音量的大小，說白了就是你這個聲音波形有多寬，越寬振幅越大音量也就越高。在經典物理中光波也是一樣，在經典物理當中光強只和光波振幅的平方成正比，和頻率是沒有關係的。

那為什麼光電效應實驗卻和頻率有關和振幅沒關呢？

咱們再用聲音舉個例子，比如說現在能夠打出電子的不是光波而是聲波了，那麼只要你是一個老爺們，無論你怎麼衝著金屬板大吼大叫 聲音再大，金屬板就是對你不感冒。但是隻要是一個小姑娘，或者是一個小孩，那麼不管她們說話聲音有多小，電子就會屁顛屁顛的出來了。因為小姑娘和小孩的聲音訊率比你更更高，所以我們聽起來聲音更細更尖。所以你看，結論就是直覺告訴，能不能打出電子應該和光的能量有關。

實驗又告訴我們這個能量似乎和頻率有關，和振幅又沒關係了，這個與經典物理學之間的矛盾怎麼去解釋呢？我估計如果要是倒退個幾百年，這件事兒可能早就被解決了。你想想牛頓和惠更斯時期，那個時候就是因為光到底是啥這件事兒還沒有結論，所以很多大膽的假設人們都敢嘗試。不過光電效應恰好發生在波動說已經完勝了，微粒說已經被拋棄幾十年了這個時期，在這種固有的思維模式下想要尋求突破，確實是一件很難的事兒。

扯點題外話，所以你們會發現一些古裝武俠劇當中，能夠破解陣法的往往都是啥也不懂的，不會武功的，或者下圍棋能夠破解百年殘局的也都是沒下過圍棋的，確實不是沒有道理。

所以光電效應的解釋就得需要這麼一個不按套路出牌的人，這個人就是愛因斯坦。當然不是說愛因斯坦啥也不會，他是不按套路出牌，愛因斯坦說，那我就再把光看成是粒子唄！你看，微粒說早都已經被判死刑了，人們都已經忘了 又被他撿回來了，居然還成功了！

再來回憶一下剛才的結論，直覺告訴我們能不能打出電子和能量有關，實驗告訴我們這件事兒又和頻率有關，所以愛因斯坦做的事兒就是把他倆畫上等號，一個小光子的能量就是與光子的頻率是成正比的，比例係數都不用我自己算，普朗克已經算完了，就是普朗克常數。所以那個著名的公式E=hv就這樣出現了！

愛因斯坦就是因為這件事兒得了諾獎，這就是過人之處。藉此機會，咱們再次強調一下初衷，很多事結論也許不重要，重要的是思考的過程。如果你只知道結論撐死了就是茶餘飯後的談資，但是如果你還知道這個思考的過程，恭喜你，你應該就可以體會到理性的快樂了！雖然可能沒啥用，哈哈！！

好了，說回來，光電效應的出現包括後來量子力學的出現，讓人們相信了一件事兒。也就是光是具有波粒二象性的，他即是波也是粒子，你看吵了那麼多年白吵了！不過這件事兒確實很難接受，物理學家也表示很難接受，所以就做了一系列的雙縫實驗，想看看這個波粒二象性的本質到底啥意思呢？

下面就來簡要說一下各種版本的雙縫實驗

第一個變種實驗是在1909年做的，實驗人叫傑弗裡·泰勒。

想法是這樣的，托馬斯楊最早的雙縫實驗只能說明光具有波動性，因為發生了干涉 出現了明暗相間的條紋。但是現在愛因斯坦又說光具有粒子性，那我怎麼來檢驗一下呢？

想法很巧妙，你不是說光是粒子麼，我現在就讓光一個光子一個光子的通過夾縫，這就相當於我發射一堆彈珠沒啥區別了吧？

有同學要問了，你怎麼才能做到每次只發射一個光子呢?那個時候確實沒有很好的單光子裝置，不過原理差不多。就是通過降低光源的亮度，當時使用的光源是相當於看1.6公里外一根蠟燭的亮度，就這麼暗，這樣再根據這束光的頻率，就能夠保證某一時刻只能接收到1個光子了。那後面就不能是接收屏了，就得用感光膠片，然後長時間曝光，預期的結果是這樣的：

既然一個光子一個光子的發射，那應該就不會發生干涉了，所以感光膠片上應該就是兩個光斑你們猜實驗結果怎麼著？

長曝光之後發現，依舊出現了明暗相間的條紋，無論每兩個光子的發射時間間隔有多長，實驗結論都是一樣的。這件事兒怎麼解釋呢？

出現干涉圖樣就說明發生干涉了，但是我們理解的干涉就是兩束波相遇才能發生，現在同一時間只有一個光子通過夾縫，那個一個光子和誰幹涉呢？

所以只能被逼無奈的得出一個結論，光子和自己發生干涉了，或者說一個光子同時走了兩條路，先不管各位能不能接受這個結論，思路先跟著我走啊！

咱們再來看下一個實驗，單光子的雙縫實驗做完了之後，物理學家又開了一把腦洞。不過這塊有一個鋪墊，就是物質波概念的提出，就是最開始說光即是波也是粒子。後來德布羅意說，能不能粒子也是波呢？這裡的粒子就是指有質量的通常我們理解的粒子，比如說電子、質子、原子等等。現在德布羅意問這些粒子能不能也是波呢？

感覺就莫名其妙是吧？在理論上確實很好用 不過你得通過實驗驗證啊！於是很快電子衍射就做出來了，但是物理學家感覺不行，還是對雙縫實驗情有獨鍾，能不能用粒子做個雙縫干涉實驗呢？看看能不能產生干涉圖樣唄？

這件事兒確實不好做，為啥呢？因為物質波一般來說波長都會比較小，而兩條夾縫的間距又是與波長是成正比的，所以為了產生能夠觀測的干涉圖樣，就得要求兩條夾縫特別窄。不過這難不倒物理學家！

第一個用電子做的雙縫干涉實驗是在1961年完成的，這位叫做約恩鬆，德國物理學家，他的這個電子的雙縫干涉實驗在2002年，被評為十大最美物理學實驗的第一名。

這個實驗在當時還是比較難做的，主要就是剛才說的夾縫必須要窄窄到什麼程度呢？約恩鬆做的實驗每一條夾縫的寬度是300奈米，一共有五條夾縫，每兩條夾縫之間的間距是1微米。什麼概念呢？通常人的一根頭髮的寬度是80微米左右，也就是實驗器材夾縫這一部分整體還沒有一根頭髮絲寬。就是這麼精密！

當然實驗結果不出所料，電子也出現了明暗相間的干涉圖樣，這個實驗再次驗證了物質波理論是正確的，同時也證明了，不僅僅是光，可以說任何粒子都具有波粒二象性。那你自然會問，我們人也有波動性嗎？理論上是有的，只不過不明顯。

從約恩鬆之後物理學家用了更大的粒子，像足球C(C60) 以及一些其他的大分子，做了同樣的雙縫干涉實驗，發現依舊會出現干涉圖樣。也就是到目前為止巨集觀和微觀的明確分界線還不是很清楚。

到目前為止，光的雙縫干涉實驗，單光子的雙縫干涉實驗，電子的干涉實驗都已經出現了，這些實驗都是真做過的。於是物理學家又腦洞了，又想出兩個實驗方向：

一個就是 電子束通過夾縫可以發生干涉，那麼單電子通過夾縫是否可以發生干涉呢？就是讓電子一個一個的通過夾縫。

第二個實驗方向就是大家比較感興趣的，針對於單光子和單電子的雙縫實驗，被逼無奈的解釋是光子在通過夾縫的時候，自己和自己發生了干涉。那我能不能在夾縫旁邊放一個攝像機看一下呢？

這種想要探測光子或者電子具體通過了哪個夾縫的實驗，就統稱為Which Way實驗，但是到目前為止沒有在旁邊放一個攝像機直接探測的，理由也很簡單，因為單光子或者單電子都太小了，我們肉眼是無法看見的。還是那句話看這個詞是有物理行為的，我們之所以能夠看見物體，就是因為有光子射入到我們的眼睛裡了，那你想在旁邊看一下光子到底通過了哪個夾縫，它就只有一個光子 還是奔著夾縫去的，沒有向我們眼睛來的，所以根本就看不見。

能明白這個邏輯吧？有同學說那我就在夾縫後面等著它，而且我不用人眼，我用精密的光子探測器。對不起，也不行！因為幾乎所有的探測器都會吸收光子，那就什麼圖樣都沒有了。有同學說那我用電子顯微鏡去看呢？電子顯微鏡本身就是通過發射電子，打到物體表面然後通過計算機成像。就算我們用電子顯微鏡去觀察單電子，一堆電子發射出去了，先不說電子打電子這個概率有多麼的低，就算打到了，那通過夾縫的這個電子早也已經被打飛了，這樣就對實驗結果產生干擾了。

所以再次重申，所有在夾縫旁邊放一個攝像機的雙縫實驗都是思想實驗，你不要把它當成真事兒！為什麼要強調這個事兒呢？因為這裡有一個很強的誤導性，那就是觀測會改變實驗結果，而觀測又是一個很主觀的行為，所以這就導致衍生出了很多無聊的問題：說我在夾縫旁邊放一個攝像機，人在攝像機後面和人不在攝像機後面，是否會對實驗結果產生影響呢？你看這就強行的把意識加進去了。可以很負責任的告訴大家，即便我們在夾縫旁邊放一個攝像機，也不會改變實驗結果，因為你什麼也看不到！和旁邊站不站人也沒有關係。根本原因就是我們並不會對電子產生任何影響。

可是問題就來了，那我們怎麼還說旁邊放個攝像機是思想實驗呢？說的好像跟真事兒是的。這也是個誤解，放攝像機只表示我們獲得電子的路徑資訊的一種手段，你就理解成一種通俗的比喻，那不用攝像機我們怎麼去獲得電子具體通過了哪個夾縫呢？

有辦法，最經典的就是量子擦除實驗。直接來說結論：就一句話，互補性原理。啥意思呢？

粒子性和波動性是互補的，你用粒子性的手段去探測光子或者電子，那麼它就會表現出粒子性給你看。比如說我想知道電子具體通過哪個夾縫了，這是粒子的性質，因為只有粒子具有具體的位置資訊，所以你一旦獲得了路徑資訊，那麼幹涉圖樣就會消失。但是當我把路徑資訊擦除掉，干涉圖樣就又回來了。這是雙縫實驗神奇的地方，也是量子力學的核心內容。

但是具體人們是如何獲得路徑資訊的，反正不是使用攝像機，和人的意識也一毛錢關係都沒有。

所以你說雙縫實驗神不神奇？神奇，神奇在粒子性和波動性的互補上，你用什麼性質去探測它就展示什麼性質給你看。但不是神奇在攝像機、意識上，攝像機只表示獲得路徑資訊的方式，說白了就是打個通俗易懂比方？我就只能說成這樣了，再往深了說就得涉及公式了，我也不會！

雙縫實驗的解釋說難也不難。總的說是粒子運動具有波動性，粒子運動實際上與巨集觀物體的運動規律是相同的。比如一個人在空曠的廣場上由東向西走，它的運動軌跡是一條直線。但是當廣場上均勻的分佈著人的時候，一個人從東到西只能在人群中穿行，遇到正面的人只能繞過去，這樣人的行進軌跡就是一條曲線了，可以說這個人是波動的。同理，一個光子如果在空無一物的空間運動，靠慣性之一定是沿一條直線運動。但是空間並不是空無一物的，而是存在著大量的作隨機碰撞運動的混沌光子，光子在混沌光子中穿行時，會與混沌光發生彈性碰撞。這些碰撞使光子沿一條螺旋折線式的軌跡運動，類似於波，由於這螺旋折線偏離直線非常小，所以光線在巨集觀上是直線傳播，同時具有波動性。所以光是實物粒子一一光子以波的形式運動。

人類學術界也是一個整體一個系統。這個系統會出現一錯百錯的情況，比如，物理界對相對論的吹捧，必然導致整個物理學一錯百錯。假設人類出現下一個天才下一個牛頓，重整物理學，那又會出現一對百對的情況。在某一知識領域，人類只要湧現出一個天才即可，因為一對百對。

我們現在可以想象一下兩個主實驗，一是粒子束，二是單顆粒子，經過雙縫後，光屏上分別出現干涉條紋和沒有確定位置的光點（隨機），若在一實驗中用某個裝置探知粒子是經過左縫還是右縫時，粒子的干涉條紋消失，只表現為直線傳播，而不是波動性。因此就出現了我們想知道粒子的位置時，它偏偏就不給你知道的現象；即當你對粒子的動量越是清楚時對它的位置就越不清楚，這就是不確定性原理，又名測不準原理。二實驗裡，粒子可能會打到屏上的任何一處，這也是粒子的意識所產生的效應，就好比前面有兩條路，我不知道你會走哪一條路，你也不知道我會走哪一條，只有當我們都選擇了哪一條路後，結果才變得清楚。

印度著名的哲學家奧修說過：“當你看著一朵花，一朵玫瑰花的時候，你感到快樂，你的快樂是玫瑰花創造的。而當你快樂的時候，玫瑰花也感到快樂。它依賴著你，它等著你來。如果你不來的話，它就像一個愛人似的感到難過……如果你愛玫瑰花叢，它就會長得更快，它就會開出更大的花來，因為有人在關心它，在看它。有人在等著它，它怎麼可能辜負你呢？”我們的科學家因此也做出類似實驗，最後結論是，植物能感知人類的情感。植物是有意識的，誰沒有意識？死物沒有意識。粒子會自我選擇路徑，在光屏上留下痕跡，或許也是在告訴我們，“我有權利選擇自己的道路，我不習慣被你看見我的選擇。”

空間本是某種介質（以太），光的傳播，粒子的傳播，也是藉助超流體來實現的，就像水波需要水來傳播，所以才有了光速不變與光速最大的論點，不過，前提是在三維空間裡，也就是在三維所屬的那種超流體裡。另一種超流體裡的世界，需要改變幾組資料，文章開頭也表示了。意識問題是無法擺脫的，從波函式關係裡，我們可以知道，粒子的運動遵循這個原則，粒子的意識本身就是某種波，即意識波，而佛學中也曾表示過意識波與世界的關係，當然，很多觀念也不正確。世界本是虛空的（全息投影），由於我們都有念想，物質間也有意識，在相互波動下，呈現出所謂的三維（眼睛看見的）世界。而這種意識也有強弱之分，同時也是某種能量，這跟智慧也呈正相關，想要看到高維度世界，也需要足夠的智慧，因為我們需要進化雙眼，讓它可以接收高維度中的光波，正如我們看不見外星人，有時看見時又是突然出現，突然消失的，其實就是因為它們可以改變自身物質所輻射不同波長的光波。他們的意識實在強大得多，相對於人類而言，我們就是螞蟻而已，所以很少鳥人類，反正說了人們大多都聽不懂。我們現在可以想象一下兩個主實驗，一是粒子束，二是單顆粒子，經過雙縫後，光屏上分別出現干涉條紋和沒有確定位置的光點（隨機），若在一實驗中用某個裝置探知粒子是經過左縫還是右縫時，粒子的干涉條紋消失，只表現為直線傳播，而不是波動性。因此就出現了我們想知道粒子的位置時，它偏偏就不給你知道的現象；即當你對粒子的動量越是清楚時對它的位置就越不清楚，這就是不確定性原理，又名測不準原理。二實驗裡，粒子可能會打到屏上的任何一處，這也是粒子的意識所產生的效應，就好比前面有兩條路，我不知道你會走哪一條路，你也不知道我會走哪一條，只有當我們都選擇了哪一條路後，結果才變得清楚。

印度著名的哲學家奧修說過：“當你看著一朵花，一朵玫瑰花的時候，你感到快樂，你的快樂是玫瑰花創造的。而當你快樂的時候，玫瑰花也感到快樂。它依賴著你，它等著你來。如果你不來的話，它就像一個愛人似的感到難過……如果你愛玫瑰花叢，它就會長得更快，它就會開出更大的花來，因為有人在關心它，在看它。有人在等著它，它怎麼可能辜負你呢？”我們的科學家因此也做出類似實驗，最後結論是，植物能感知人類的情感。植物是有意識的，誰沒有意識？死物沒有意識。粒子會自我選擇路徑，在光屏上留下痕跡，或許也是在告訴我們，“我有權利選擇自己的道路，我不習慣被你看見我的選擇。”

空間本是某種介質（以太），光的傳播，粒子的傳播，也是藉助超流體來實現的，就像水波需要水來傳播，所以才有了光速不變與光速最大的論點，不過，前提是在三維空間裡，也就是在三維所屬的那種超流體裡。另一種超流體裡的世界，需要改變幾組資料，文章開頭也表示了。意識問題是無法擺脫的，從波函式關係裡，我們可以知道，粒子的運動遵循這個原則，粒子的意識本身就是某種波，即意識波，而佛學中也曾表示過意識波與世界的關係，當然，很多觀念也不正確。世界本是虛空的（全息投影），由於我們都有念想，物質間也有意識，在相互波動下，呈現出所謂的三維（眼睛看見的）世界。而這種意識也有強弱之分，同時也是某種能量，這跟智慧也呈正相關，想要看到高維度世界，也需要足夠的智慧，因為我們需要進化雙眼，讓它可以接收高維度中的光波，正如我們看不見外星人，有時看見時又是突然出現，突然消失的，其實就是因為它們可以改變自身物質所輻射不同波長的光波。他們的意識實在強大得多，相對於人類而言，我們就是螞蟻而已，所以很少鳥人類，反正說了人們

說到波粒二象性就不得不說雙縫干涉實驗，通過該實驗你可以更深入的瞭解粒子具有波動性，而波也表現出粒子性，擴充套件到巨集觀世界，物質波的存在也說明了任何物質都存在波動性即隨機性，以下介紹雙縫干涉實驗，這是理解的基礎。

在量子力學裡，雙縫實驗（double-slit experiment）是一種演示光子或電子等等微觀物體的波動性與粒子性的實驗。雙縫實驗是一種“雙路徑實驗”。在這種更廣義的實驗裡，微觀物體可以同時通過兩條路徑或通過其中任意一條路徑，從初始點抵達最終點。這兩條路徑的程差促使描述微觀物體物理行為的量子態發生相移，因此產生干涉現象。另一種常見的雙路徑實驗是馬赫-曾德爾干涉儀實驗。

假若光束是由經典粒子組成，將光束照射於一條狹縫，通過狹縫後，衝擊於探測屏，則在探射屏應該會觀察到對應於狹縫尺寸與形狀的圖樣。可是，假設實際進行這單縫實驗，探測屏會顯示出衍射圖樣，光束會被展開，狹縫越狹窄，則展開角度越大。在探測屏會顯示出，在中央區域有一塊比較明亮的光帶，旁邊襯托著兩塊比較暗淡的光帶。

類似地，假若光束是由經典粒子組成，將光束照射於兩條相互平行的狹縫，則在探射屏應該會觀察到兩個單縫圖樣的總和。但實際並不是這樣，在探射屏顯示出一系列明亮條紋與暗淡條紋相間的圖樣。 19世紀初，托馬斯·楊發表了一篇論文，《物理光學的相關實驗與計算》（Experiments and Calculations Relative to Physical Optics），詳細闡述這些實驗結果。由於亮度分佈可以用波的相長干涉與相消干涉這兩種干涉機制來解釋，意味著光是一種振動波，這促使光波動說被廣泛接受，也導致17、18世紀的主流理論─光微粒說─漸趨式微。但是後來20世紀初對於光電效應的理論突破演示出，在不同狀況，光的物理行為可以解釋為光是由粒子組成。這些貌似相互矛盾的發現，使得物理學家必須想辦法超越經典力學，更仔細地將光的量子性質納入考量。

使用雙縫實驗與各種不同衍生的變版來檢試單獨粒子的物理行為，這方法已成為經典的思想實驗，因為它能夠清楚地探討量子力學的核心謎題，它演示出對於實驗結果的理論預測能力所不可避免的基礎極限。[2]

例如，稍微改變雙縫實驗的設計，在狹縫後面裝置探測器，專門探測光子通過的是哪一條狹縫，則干涉圖樣會完全消失，不再能觀察到干涉圖樣；替代顯示出的是兩個單縫圖樣的簡單總和。這種反直覺而又容易製成的結果，使得物理學者感到非常困惑不解。帢斯拉夫·布魯克納（Časlav Brukner）與安東·蔡林格精簡地表示如下

觀察者可以決定是否裝置探測器於光子的路徑。從決定是否探測雙縫實驗的路徑，他可以決定哪種性質成為物理實在。假若他選擇不裝置探測器，則干涉圖樣會成為物理實在；假若他選擇裝置探測器，則路徑資訊會成為物理實在。然而，更重要地，對於成為物理實在的世界裡的任何特定元素，觀察者不具有任何影響。具體而言，雖然他能夠選擇探測路徑資訊，他並無法改變光子通過的狹縫是左狹縫還是右狹縫，他只能從實驗資料得知這結果。類似地，雖然他可以選擇觀察干涉圖樣，他並無法操控粒子會衝擊到探測屏的哪個位置。兩種結果都是完全隨機的。

尚未特別加以處理的光束是由很多光子組成的，為了要進一步瞭解雙縫實驗的物理行為，物理學者好奇地問，假設光子是一個一個的通過狹縫，那麼，會出現什麼物理狀況？1909 年，為了解答這問題，傑弗裡·泰勒爵士設計並且完成了一個很精緻的雙縫實驗。這實驗將入射光束的強度大大降低，在任何時間間隔內，平均最多隻有一個光子被髮射出來。經過很久時間，累積許多光子於攝影膠片後，他發現，仍舊會出現類似的干涉圖樣。很清楚地，這意味著，雖然每次只有一個光子通過狹縫，這光子可以同時通過兩條狹縫，自己與自己互相干涉！類似地，電子、中子、原子、甚至分子，都可以表現出這種奇異的量子行為。

1961年，蒂賓根大學的克勞斯·約恩鬆（Claus Jönsson）創先地用雙縫實驗來檢試電子的物理行為，他發現電子也會發生干涉現象。1974年，皮爾·梅利（Pier Merli) ，在米蘭大學的物理實驗室裡，成功的將電子一粒一粒的發射出來。在探測屏上，他也明確地觀察到干涉現象。2002年9月，約恩鬆的雙縫實驗，被《Physics World》雜誌的讀者，選為最美麗的物理實驗。

這裡要重點強調，微觀粒子具有波粒二象性，而關於商場的說法更接近一種哲學說法，需進一步探討

進一步的思考：

微觀世界隨機性打開了量子力學的大門，讓我們期待未來更精彩的發現吧