你的眼睛會(huì)欺騙你，你的耳朵會(huì)欺騙你，你的經(jīng)驗(yàn)會(huì)欺騙你，你的想象力同樣會(huì)欺騙你，但是數(shù)學(xué)不會(huì)。

我們先從物質(zhì)波開(kāi)始說(shuō)起。

什么是物質(zhì)波？簡(jiǎn)單說(shuō)，就是組成物質(zhì)的微粒，拿電子來(lái)說(shuō)，其實(shí)就是一種波，而所有的這些微粒，都具有波粒二象性。也就是說(shuō)它同時(shí)具有粒子的性質(zhì)，也具有波的性質(zhì)，當(dāng)然，既然所有的物質(zhì)本質(zhì)都是波粒二象性，那當(dāng)然也包括光了。

什么？物理學(xué)爭(zhēng)論了幾百年的東西，結(jié)果你說(shuō)他們都錯(cuò)了？你算老幾？怎么證明呢？

別急，人家已經(jīng)給出了驗(yàn)證的辦法，解決物理問(wèn)題的唯一辦法就是實(shí)驗(yàn)，德布羅意說(shuō)既然電子是波，那它就會(huì)有波的性質(zhì)，比如衍射啊，干涉啊，如果我們能讓電子通過(guò)一個(gè)小孔，那么它就會(huì)發(fā)生衍射。

后來(lái)有個(gè)叫湯普迅的家伙做成了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，得到了電子衍射圖，而他的爺爺，老湯普迅正是用實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電子的人，也是他用實(shí)驗(yàn)證明了電子的粒子性，這爺倆也是有點(diǎn)意思。

波、粒這對(duì)生死冤家，無(wú)論是看概念，還是看形態(tài)，無(wú)論是看外表，還是看內(nèi)心，它們之間都沒(méi)有任何邏輯聯(lián)系，如果非要說(shuō)有聯(lián)系，那就是你死我活！在光的本質(zhì)之爭(zhēng)中，它們各司疆域，各領(lǐng)風(fēng)騷，勢(shì)成水火，來(lái)來(lái)往往斗了幾百年，直殺了個(gè)硝煙彌漫、天昏地暗，從波義耳、牛頓、胡克、惠更斯、托馬斯·楊、馬呂斯、菲涅爾、拉普拉斯、泊松……到麥克斯韋、赫茲、普朗克、愛(ài)因斯坦、玻爾……兩軍陣前，隨便拽出任何一個(gè)將領(lǐng)，都會(huì)把咱倆和小伙伴們驚呆的！

波粒大戰(zhàn)，是人類頂級(jí)智慧的大PK！

現(xiàn)在，光的波粒之爭(zhēng)還沒(méi)平息，又把圍觀群眾——以電子為代表的粒族——也就是所有物質(zhì)卷了進(jìn)去，光的內(nèi)戰(zhàn)，變成了真正的世界大戰(zhàn)！德布羅意，你是唯恐天下不亂嗎？

雙方打得鼻青臉腫、丟盔卸甲，卻絲毫沒(méi)有結(jié)果。物理世界的天幕神秘而厚重，肅穆的背景深處，隱約透出陣陣郁積已久的騷動(dòng)，似乎有某種恐怖的東西正在逐漸接近，沉著而堅(jiān)定，從容舒緩而勢(shì)不可擋。

“大幕被拉開(kāi)了一角”，幻光乍泄，轉(zhuǎn)瞬便湮滅在一片陰影之中。

電子通過(guò)小孔而形成的衍射圖像，證明了電子，其實(shí)一種波，有關(guān)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的一些后續(xù)實(shí)驗(yàn)，則真正的為我們揭開(kāi)了這個(gè)世界的一些可怕的本質(zhì)，這個(gè)我們待會(huì)再說(shuō)，先來(lái)看另一個(gè)概念。

前面說(shuō)，所有的粒子都具有波粒二象性，那么它們什么時(shí)候是波，什么時(shí)候是粒呢？這個(gè)問(wèn)題困擾著科學(xué)家們，折磨著他們的神經(jīng)。

要搞清楚這個(gè)問(wèn)題，首先來(lái)說(shuō)下微觀粒子的一些特點(diǎn)，基本粒子都有一些基本的物理量，比如動(dòng)量，位置等，但是我們無(wú)法同時(shí)知道粒子的所有物理量，我們可以去測(cè)量粒子的位置，但我們就無(wú)法得知粒子的動(dòng)量，反之亦然，這叫不確定原理，也叫測(cè)不準(zhǔn)原則，為什么會(huì)有這種結(jié)果？丹麥物理學(xué)家波爾說(shuō):正是因?yàn)椴６笮?，才?dǎo)致了這種不確定性。

回到剛才的問(wèn)題，什么時(shí)候是波，什么時(shí)候是粒？

波爾說(shuō)，它任何時(shí)候都是波，任何時(shí)候都是粒，物質(zhì)始終處于波和粒的疊加態(tài)，但是我們的觀測(cè)行為，會(huì)讓它的波粒性坍縮，他就會(huì)變現(xiàn)出一種性質(zhì)，呈現(xiàn)給我們看，要么是波，要么是粒。

比如我們做光干涉實(shí)驗(yàn)，他就會(huì)表現(xiàn)出波的性質(zhì)，做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，又會(huì)表現(xiàn)出粒的特點(diǎn)。

觀測(cè)導(dǎo)致結(jié)果變化，你以為你是誰(shuí)？是上帝嗎？

只是因?yàn)樵谌巳褐卸嗫戳四阋谎?，就?huì)改變事物的因果關(guān)系？這種事不要說(shuō)我們難以接受，就連很多科學(xué)家都站出來(lái)反對(duì)，比如說(shuō)薛定諤。

老薛說(shuō)波爾你可拉倒吧，可別扯了，你別整沒(méi)用的，你說(shuō)觀測(cè)決定結(jié)果，按照你的說(shuō)法，假如有一個(gè)盒子，里面有只貓，還有一個(gè)裝置，這個(gè)裝置里有放射性元素，而它有50%的幾率會(huì)衰變而觸發(fā)裝置機(jī)關(guān)，釋放毒死而殺死貓，也有可能不會(huì)衰變而貓活下來(lái)。

按照你波爾的說(shuō)法，如果我們不去打開(kāi)盒子，就無(wú)法得知貓的死活，而貓則處于一種“生死疊加態(tài)”，它既不是死，也不是活，要等到我們打開(kāi)盒子，才能“決定”貓的死活，注意是決定，而不是發(fā)現(xiàn)，因?yàn)橛^測(cè)決定了元素是否衰變，也就決定了貓的死活。而這種半死不活的貓，就像哈姆雷特里的臺(tái)詞:生存還是死亡，這是一個(gè)問(wèn)題。

老薛認(rèn)為這種“生死疊加態(tài)”是有違邏輯的，以此來(lái)否定波爾的解釋，認(rèn)為它一定是不完備的。

而老薛這個(gè)思想實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)實(shí)中卻無(wú)法通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，因?yàn)楦鶕?jù)波爾的解釋（史稱哥本哈根解釋），打開(kāi)盒子后，我們只能看到一只活的或者死的貓，而我們永遠(yuǎn)無(wú)法觀察到一直“生死疊加態(tài)”的貓。注意，這里的打開(kāi)盒子觀測(cè)只是諸多觀測(cè)行為的一種，任何其它的觀測(cè)行為都會(huì)導(dǎo)致同樣的結(jié)果，比如在盒子里裝攝像機(jī)等等。

那么我們是不是永遠(yuǎn)無(wú)法在邏輯上驗(yàn)證這種觀察者效應(yīng)呢？不，還記得上面說(shuō)到的那個(gè)有關(guān)電子的實(shí)驗(yàn)嗎？

單電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)

之前我們讓電子通過(guò)小孔，得到電子衍射圖像，證明電子是波，那么我們讓電子去做托馬斯楊的干涉實(shí)驗(yàn)?zāi)兀ㄖ澳莻€(gè)光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，還記得嗎）？

實(shí)驗(yàn)難度非常大，具體不細(xì)說(shuō)了，感謝萬(wàn)能的科學(xué)家，在他們的努力下最終做成了這個(gè)實(shí)驗(yàn)。具體實(shí)驗(yàn)原理是這樣的:讓單個(gè)單子通過(guò)兩條縫隙，讓電子產(chǎn)生干涉，在縫隙后的感應(yīng)屏上產(chǎn)生干涉條紋。

這事說(shuō)起來(lái)簡(jiǎn)單，但是仔細(xì)想想好像很不對(duì)勁，首先單個(gè)電子如何通過(guò)兩條縫隙？難道電子會(huì)分身術(shù)嗎？?jī)蓷l縫隙的距離非常小（10∧-9米），但是對(duì)于電子來(lái)說(shuō)，這個(gè)距離是電子身高的270億倍，如果電子是個(gè)1.7米的人，這個(gè)距離相當(dāng)于地月距離的120倍，電子是如何做到瞬間分身如此遙遠(yuǎn)的距離？其次干涉這種事情，一個(gè)人是無(wú)法完成的，光只有和它頻率相同的光才會(huì)干涉，單個(gè)電子是如何與自己干涉的呢？

那么看看實(shí)驗(yàn)結(jié)果吧，發(fā)射單個(gè)電子，讓它通過(guò)雙縫，會(huì)在后面額屏幕上留下干涉圖像嗎？讓你失望了，并不會(huì)，它只會(huì)留下一個(gè)小點(diǎn)，再發(fā)射，還是這樣，不過(guò)落點(diǎn)和剛才不一樣，連續(xù)發(fā)射我們發(fā)現(xiàn)落點(diǎn)開(kāi)始有規(guī)律了，有的地方多，有的地方少，最后，干涉條紋出現(xiàn)了。

事情開(kāi)始變得詭異起來(lái)，干涉條紋清晰的出現(xiàn)，說(shuō)明電子的確是同時(shí)通過(guò)了兩條縫隙，電子的波粒二象性讓它通過(guò)縫隙時(shí)是波，然后與自己干涉，在屏幕上有展現(xiàn)出自己的粒子性，那么電子難道是有思想的嗎？它會(huì)決定自己什么時(shí)候展現(xiàn)出波的性質(zhì)，什么時(shí)候又變成粒子？

為了搞清楚這個(gè)問(wèn)題，科學(xué)家們又改進(jìn)了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，去看看電子到底是如何同時(shí)通過(guò)兩條縫隙的。怎么做？在縫隙后面加裝一種裝置，可以感應(yīng)電子是否通過(guò)，能夠測(cè)定它到底是是從哪條縫鉆過(guò)來(lái)的。

然而這個(gè)實(shí)驗(yàn)一做，更詭異的事情出現(xiàn)了。

干涉條紋消失了。難道是實(shí)驗(yàn)出了問(wèn)題？

在排除設(shè)備本身對(duì)電子的干擾因素后，干涉條紋依然不會(huì)出現(xiàn)，這說(shuō)明電子此時(shí)只通過(guò)了雙縫中的一條，那么是左邊還是右邊呢？50%的概率。關(guān)掉檢測(cè)裝置后，干涉條紋又會(huì)重新出現(xiàn)，電子再次同時(shí)通過(guò)兩條縫隙。

觀測(cè)影響電子的運(yùn)動(dòng)，不觀測(cè)時(shí)，電子以波的形式通過(guò)，而觀測(cè)時(shí)，電子以粒子形式通過(guò)。夠玄乎的吧？這確確實(shí)實(shí)就是當(dāng)時(shí)得出來(lái)的結(jié)論。

但是更玄乎的還在后面。1979年在普林斯頓舉行了一場(chǎng)紀(jì)念愛(ài)因斯坦誕辰100周年的活動(dòng)。會(huì)上愛(ài)因斯坦曾經(jīng)的同事提出了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，這就是著名的延遲選擇實(shí)驗(yàn)”。

前面說(shuō)過(guò)，人們一觀測(cè)，電子就呈“粒子形式”運(yùn)動(dòng)，人們不觀測(cè)，電子就以波的形式通過(guò)雙縫。如果我們根據(jù)電子的速度，當(dāng)確定它已經(jīng)通過(guò)雙縫之后，迅速的在后面的板上放上攝像機(jī)，會(huì)出現(xiàn)什么情況？

此話一出，天崩地裂。

無(wú)數(shù)的科學(xué)家馬上開(kāi)始動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，（當(dāng)然最終的實(shí)驗(yàn)要比上文中描述的復(fù)雜的多， 但其核心邏輯是一樣—延遲選擇。所以解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果的時(shí)候依然假設(shè)實(shí)驗(yàn)就是上面說(shuō)的這個(gè)極其理想化的版本， 不然又要寫(xiě)上大段的文字了）

5年之后，馬里蘭大學(xué)宣布實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成功，結(jié)果是當(dāng)我們?cè)诖_定電子已經(jīng)通過(guò)雙縫后，迅速的在后面的板上放上攝像機(jī)的結(jié)果是—沒(méi)有干涉條紋！

反之亦然，如果迅速的拿掉攝像機(jī)，又會(huì)出現(xiàn)干涉條紋，即使我們?cè)跊Q定拿掉攝像機(jī)的時(shí)候，電子已經(jīng)通過(guò)了雙縫！

這說(shuō)明了什么？？

我現(xiàn)在的一個(gè)動(dòng)作（是否放攝像機(jī)），可以決定電子過(guò)去的一個(gè)動(dòng)作（以什么方式通過(guò)雙縫）??？

傳統(tǒng)世界的因果論已不復(fù)存在。

或者這樣說(shuō)更容易理解一點(diǎn)：傳統(tǒng)上我們認(rèn)定的因果論，只是一種經(jīng)驗(yàn)，而絕非這個(gè)世界的本質(zhì)?。?/span>

然而，科學(xué)家們決定，將瘋狂進(jìn)行到底。把因果律謀殺在實(shí)驗(yàn)室里，不夠壯烈，不夠火爆。于是，他們雄心勃勃的目光瞄向了宇宙深處。

1979年，人們發(fā)現(xiàn)了一對(duì)相距5.7角秒的類星體A，B。離我們?nèi)祟愑猩蟽|光年遠(yuǎn)。它倆的亮度、光譜什么的都差不多。

后來(lái)才知道，這是同一個(gè)類星體被引力透鏡作用搞出的兩個(gè)像。類星體的萬(wàn)道光芒光走了不一樣的路，有兩道碰巧被引力透鏡彎到了同一個(gè)地球。

科學(xué)家提出，用望遠(yuǎn)鏡、光導(dǎo)纖維等工具，把兩條路上的光子引誘到延遲實(shí)驗(yàn)裝置，可以完成星際延遲選擇實(shí)驗(yàn)！

星際延遲選擇？聽(tīng)起來(lái)好難！

其實(shí)，只是多了兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡和光導(dǎo)纖維而已，所以，這個(gè)實(shí)驗(yàn)基本沒(méi)什么難度。

然而，實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻讓人咋舌：類似的延遲原則可以瞬間決定星際光子的旅行路線。要知道，它們上億年前就已經(jīng)出發(fā)了呀！因果的時(shí)間順序慘遭蹂躪，事件的定域性倍受摧殘。

有關(guān)雙縫實(shí)驗(yàn)和延遲原則就說(shuō)到這里吧，對(duì)于這些實(shí)驗(yàn)的解釋，量子力學(xué)目前只有一些等待驗(yàn)證的假說(shuō)，比如我們之前講過(guò)的哥本哈根解釋，前面也說(shuō)了，就連大科學(xué)家們都對(duì)量子力學(xué)感到頭疼，我等就不要奢望去弄懂它們了。

需要說(shuō)的是，有關(guān)量子力學(xué)的一些哲學(xué)意義上的解釋，很多科學(xué)家們似乎并不關(guān)心，而這些問(wèn)題的本質(zhì)似乎總是牽扯一些形而上的東西，哲學(xué)里關(guān)于唯物唯心的爭(zhēng)論其實(shí)無(wú)關(guān)物理學(xué)，開(kāi)篇就說(shuō)了，你的眼睛耳朵思想想象經(jīng)驗(yàn)都會(huì)欺騙你，但是數(shù)學(xué)不會(huì)，我們關(guān)于量子力學(xué)的理論是人類智慧的結(jié)晶，量子力學(xué)的方程百年來(lái)久經(jīng)考驗(yàn)，它的發(fā)展也帶動(dòng)了應(yīng)用科學(xué)的發(fā)展，對(duì)于科技的推動(dòng)巨大，人們現(xiàn)在的幾乎所有科技成果都離不開(kāi)量子力學(xué)。