作為一個(gè)長(zhǎng)期充滿好奇心的人，我總是對(duì)各種奇聞異事懷有極大興趣。然而，沒(méi)想到，我作為一個(gè)物理極差，且對(duì)于理科毫無(wú)興趣的文科生，有一天，居然對(duì)物理產(chǎn)生了強(qiáng)烈的探索欲！
這個(gè)激發(fā)我極大求知欲的東西，就是著名的“雙縫干涉實(shí)驗(yàn)”。這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以說(shuō)也是全球互聯(lián)網(wǎng)上最神秘，最詭異，最讓人不解的現(xiàn)象之一，甚至于讓物理這個(gè)在很多人看來(lái)晦澀難懂又枯燥的東西出了圈。
理解實(shí)驗(yàn)之前，先做個(gè)最簡(jiǎn)單的假設(shè)。我們把小球隨機(jī)射向前方有著一條豎直縫隙的擋板，小球穿過(guò)擋板縫隙并打在墻上，就會(huì)留下點(diǎn)狀的痕跡；那么，如果一直不停把小球射向擋板，穿過(guò)縫隙的小球們?cè)?strong>墻上留下的痕跡，就會(huì)漸漸變成一條豎線。
小球穿過(guò)單縫
這時(shí)把擋板的縫隙變成同樣長(zhǎng)短粗細(xì)且平行的兩條（“雙縫”的含義），再把小球們不停射到兩條縫隙里，最后墻上的痕跡就會(huì)變成近乎平行的兩條豎線。
小球穿過(guò)雙縫
好，我們這時(shí)再把小球換成水波又如何呢？事實(shí)就是，如果擋板只有一條縫，水波不停穿過(guò)縫隙后，留在墻上的痕跡也是一條豎線（此時(shí)和小球的情況沒(méi)有區(qū)別）；
水波穿過(guò)單縫
而當(dāng)縫隙變成和前面一樣情況的兩條時(shí)，結(jié)果不一樣了。因?yàn)榇┻^(guò)縫隙時(shí)，波紋會(huì)在擴(kuò)散時(shí)相互影響交叉（“干涉”的含義），當(dāng)波紋不斷進(jìn)入縫隙時(shí)，交叉情況就會(huì)更加復(fù)雜，而墻上的痕跡就會(huì)變成多條明暗相間且平行的豎線（這個(gè)就叫“干涉條紋”），和小球的情況形成對(duì)比。（不信自己可以實(shí)驗(yàn)一下，看看雙縫的水紋效果就知道了）。
水波穿過(guò)雙縫
以上就是雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的基本操作。而所謂的小球和水波其實(shí)只是個(gè)形象的比喻，方便大家理解罷了。真正的實(shí)驗(yàn)對(duì)象，其實(shí)是微觀世界的粒子（光子和電子等，別怕，用不著理解這個(gè)的含義和區(qū)別）。
干涉條紋
而當(dāng)我們把光子（電子）射向擋板的縫隙時(shí)，結(jié)果會(huì)是什么？其實(shí)和前面的假設(shè)差不多，當(dāng)擋板只有一條縫時(shí)，穿過(guò)縫隙的光子（電子）們依然會(huì)在墻上留下一條豎線痕跡；而變成雙縫擋板時(shí)，墻上的痕跡就變成了和水波一樣的干涉條紋。
粒子穿過(guò)單縫
粒子穿過(guò)雙縫
這印證了一條物理學(xué)基本原理：粒子具有波粒二象性。這個(gè)意思就是說(shuō)，光子和電子這樣的粒子既是粒子（就像個(gè)小球），又是波（仿佛水波）。所以通過(guò)單雙縫時(shí)，會(huì)留下兩種不同痕跡。
這時(shí)，哪怕你沒(méi)有聽(tīng)懂，我想你也可能會(huì)有個(gè)疑問(wèn)：“哈？就這？聽(tīng)上去好像沒(méi)什么啊？”
別急。如果真的這么簡(jiǎn)單，那這個(gè)實(shí)驗(yàn)怎么會(huì)這么出名呢，你說(shuō)是吧？
因?yàn)檫@個(gè)實(shí)驗(yàn)還沒(méi)有做完?？茖W(xué)家們想，之前是多個(gè)粒子同時(shí)不停發(fā)射，在穿過(guò)雙縫時(shí)，可能互相碰撞影響，所以在墻上留下了干涉條紋；那么把粒子一個(gè)一個(gè)單獨(dú)發(fā)射過(guò)去呢？應(yīng)該不再會(huì)有干涉條紋了吧？（就像那個(gè)小球的雙縫實(shí)驗(yàn)一樣）
單個(gè)粒子穿過(guò)雙縫
然而，事與愿違。即便通過(guò)這種方法規(guī)避了互相影響的可能，在雙縫條件下，最后依然在墻上形成了干涉條紋（而不是大家認(rèn)為的兩條豎線）！咦？怎么回事？難不成單個(gè)粒子射過(guò)去會(huì)分裂成兩個(gè)粒子（兩條波），自己干涉自己？然而這還不算什么。
他們又架設(shè)了一臺(tái)觀測(cè)裝置放于擋板處，用來(lái)觀察單個(gè)粒子穿過(guò)雙縫時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡。你猜怎么著？這時(shí)的粒子居然乖乖聽(tīng)話，像我們之前認(rèn)為的那樣，只會(huì)從其中一條縫穿過(guò)，觀測(cè)結(jié)束后，留在墻上的痕跡是兩條豎線；而停止觀測(cè)后，單個(gè)粒子又開(kāi)始不聽(tīng)話了，痕跡再次變成干涉條紋！（這個(gè)現(xiàn)象被稱為“觀察者效應(yīng)”）
單個(gè)粒子穿過(guò)雙縫，并加上觀測(cè)裝置
這時(shí)的效果
這個(gè)就太奇怪了！難道粒子是在不知下一個(gè)粒子落點(diǎn)前，已經(jīng)有意識(shí)地預(yù)測(cè)并選擇了自己的落點(diǎn)，從而形成干涉條紋？還有意規(guī)避人類(lèi)的觀察？人的抽象意識(shí)還能改變客觀結(jié)果？
這個(gè)單粒子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)可以說(shuō)震驚了世界。人們百思不得其解—沒(méi)有生命的物質(zhì)也有意識(shí)？人們常說(shuō)物質(zhì)決定意識(shí)，難不成也可以反過(guò)來(lái)？一時(shí)間，科學(xué)仿佛和玄學(xué)都能扯上關(guān)系了。而這個(gè)實(shí)驗(yàn)最早由19世紀(jì)初的英國(guó)科學(xué)家托馬斯·楊（Thomas·Young）提出并發(fā)現(xiàn)，如今也沒(méi)有特別完美的解釋。
而以經(jīng)典雙縫干涉實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，科學(xué)家們還陸續(xù)做出了更多進(jìn)階版，比如這一個(gè)。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)叫做“延遲選擇量子擦除實(shí)驗(yàn)”。想法最早來(lái)自于愛(ài)因斯坦的同事約翰·惠勒，他在1979年提出了這個(gè)構(gòu)想。只不過(guò)這個(gè)設(shè)想因?yàn)闂l件限制，當(dāng)時(shí)并沒(méi)有直接實(shí)驗(yàn)過(guò)。后來(lái)隨著科技進(jìn)步，人們終于可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)裝置完成這個(gè)構(gòu)想性實(shí)驗(yàn)了。它的基本操作如下：
以經(jīng)典雙縫干涉實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，先在雙縫擋版和墻體之間增加一個(gè)特殊晶體和A，B兩個(gè)探測(cè)器（你可以把這個(gè)理解為我們的眼睛）。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，單個(gè)粒子會(huì)陸續(xù)穿過(guò)縫隙（縫隙標(biāo)記為縫隙A和縫隙B），到達(dá)晶體后，粒子被分為相同大小質(zhì)量的兩個(gè)，先把一個(gè)投在墻體，再把另一個(gè)隨機(jī)投在A和B兩個(gè)探測(cè)器上（分別對(duì)應(yīng)縫隙A和縫隙B）。
延遲選擇過(guò)程
運(yùn)用晶體把粒子分成兩個(gè)，是為了不觀測(cè)投到墻體粒子的運(yùn)動(dòng)，探測(cè)器則是用來(lái)測(cè)定另一個(gè)粒子是來(lái)自于哪條縫隙—如果探測(cè)器A（B）亮起，表明粒子經(jīng)過(guò)的是縫隙A（B）（這個(gè)過(guò)程就是“延遲選擇”）。把觀測(cè)器放到擋板后，就是為了避免之前的觀察者效應(yīng)。但實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示墻上得到的痕跡依舊是兩條豎線。不應(yīng)該??？我們并沒(méi)有直接觀察投到墻體的粒子啊？
然后，科學(xué)家在探測(cè)器A和B之后，又增加了探測(cè)器C和D。當(dāng)粒子經(jīng)過(guò)探測(cè)器A和B之后，有一半粒子來(lái)到了C和D并使其發(fā)光。它的作用就是擾亂之前探測(cè)器A和B的觀測(cè)結(jié)果，我們便無(wú)法得知粒子穿過(guò)的是哪條縫了（這個(gè)過(guò)程叫做“量子擦除”）。你能想到嗎，墻上的痕跡又變成了干涉條紋！
量子擦除過(guò)程
結(jié)果又一次顛覆了人們的基本認(rèn)知！它仿佛告訴我們，因果規(guī)律可以倒過(guò)來(lái)，我們的現(xiàn)在的觀測(cè)行為居然能夠影響過(guò)去的粒子狀態(tài)，也就是現(xiàn)在的行為使得事件回到了過(guò)去，發(fā)生某種改變并影響了結(jié)果。
難道，科幻小說(shuō)里的時(shí)間回溯，時(shí)光倒流似乎成了可能？
不得不說(shuō)，現(xiàn)有科學(xué)仍然還有局限性，誰(shuí)也不知道宇宙之間還有什么東西和規(guī)律是我們不知道的。也許，終有一天，我們能建立新的認(rèn)知和規(guī)律，把這些不合理變成合理，想想就覺(jué)得很神奇。
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