量子力學(xué)誕生一百多年來，外界一直沒有停止過對(duì)它的質(zhì)疑。質(zhì)疑量子力學(xué)是很正常的現(xiàn)象，某種意義上來講，科學(xué)就是用來質(zhì)疑的，尤其是量子力學(xué)這樣顛覆我們?nèi)粘ＵJ(rèn)識(shí)的科學(xué)！
量子糾纏，量子隧穿，電子雙縫干涉，波粒二象性，以及量子力學(xué)的核心“不確定性”，可以說量子力學(xué)完全顛覆了我們所在的經(jīng)典世界，甚至讓我們熟知的現(xiàn)實(shí)世界變得模糊，不確定。
在量子力學(xué)中，微觀粒子都具有波粒二象性，相信大家都知道。那么該如何理解波粒二象性呢？一個(gè)微觀粒子怎么可能同時(shí)具有粒子和波的特性呢？
首先，什么是粒子特性？
通俗來講，就是確定性。舉個(gè)例子，你此刻正在讀這篇文章，你就是在讀這篇文章（這不廢話嗎？），這是確定的。
什么是波的特性，通俗來講，就是不確定的，只能用概率來描述。還用上面的例子，你在讀這篇文章，同時(shí)你也有可能在月球上漫步，還有可能在比鄰星上與外星人交流。也就是說你是不確定的，甚至可以同時(shí)身處兩個(gè)不同的地方。
下面正式開始，看看到底什么是波粒二象性。
首先我們來看第一個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們都很熟悉的實(shí)驗(yàn)：電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。
物理學(xué)家一個(gè)一個(gè)發(fā)射電子，電子通過雙縫后，落在雙縫后面的屏幕上。一開始我們會(huì)發(fā)現(xiàn)屏幕上出現(xiàn)的只有單個(gè)的條紋，這時(shí)候的電子表現(xiàn)出來的就是粒子特性。
這很好理解，也符合我們?cè)诤暧^世界的認(rèn)知。電子就像宏觀世界的玻璃球一樣，通過雙縫后自然會(huì)在屏幕上形成單個(gè)的條紋。
但是，如果不斷地發(fā)射電子，多次重復(fù)下去，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)單個(gè)的條紋逐漸變成了明暗相間的多個(gè)條紋，干涉條紋。很明顯，這時(shí)候的電子表現(xiàn)出了波的特性。
單個(gè)的電子通過雙縫后為何會(huì)呈現(xiàn)干涉條紋呢？只有一種可能：?jiǎn)蝹€(gè)電子“同時(shí)”通過了兩條狹縫，然后自己和自己發(fā)生了干涉。
這太違背我們的日常認(rèn)知了：?jiǎn)蝹€(gè)電子怎么可能同時(shí)通過兩條狹縫呢？
如果想要理解詭異的量子世界，必須徹底放棄我們的日常認(rèn)識(shí)，必須放棄常識(shí)性的東西。你或許會(huì)為“電子同時(shí)通過兩條狹縫”感到驚訝，但這僅僅是開始，讓你更驚訝的還在后面。
科學(xué)家們總是對(duì)違反常識(shí)的東西充滿好奇，與你我一樣，他們也想知道單個(gè)電子到底是如何同時(shí)通過狹縫的。
他們自然會(huì)想到在兩條狹縫附近安裝攝像頭，親眼看看到底電子是如何做到同時(shí)通過兩條狹縫的。結(jié)果不看不要緊，一看更懵圈了！
電子就好像能讀懂人類的思維一樣，好像知道有攝像頭正在觀測(cè)它，結(jié)果立刻恢復(fù)了粒子的特性，干涉條紋消失了。而拿走攝像頭之后，干涉條紋又出現(xiàn)了！
不得不說科學(xué)家們很聰明：如果說觀測(cè)行為可能會(huì)影響到電子的選擇，等到電子通過雙縫后再觀察總該行了吧？
這就是電子雙縫干涉延遲實(shí)驗(yàn)。
結(jié)果更詭異的現(xiàn)象又出現(xiàn)了。即使科學(xué)家把攝像頭在電子通過雙縫后再進(jìn)行觀察，電子仍舊乖乖地表現(xiàn)為粒子特性，干涉條紋同樣會(huì)消失。
科學(xué)家們一臉懵逼：明明電子是先通過狹縫，然后科學(xué)家才進(jìn)行的觀測(cè)。電子通過狹縫在前，觀測(cè)在后，后面的怎么可能影響到前面的呢？
也就是說，結(jié)果怎么可能影響到原因呢？如果是真的，顯然違反了因果律?？茖W(xué)家們打死也不會(huì)承認(rèn)。
科學(xué)家們?nèi)匀徊凰佬?，他們又進(jìn)行了更為縝密的實(shí)驗(yàn)：量子擦除實(shí)驗(yàn)。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程比較復(fù)雜，我盡量長(zhǎng)話短說。通俗來講，就是利用光子的偏振性和量子糾纏原理，利用兩個(gè)處于糾纏態(tài)的光子（假設(shè)是A和B）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。一方面，科學(xué)家用光子B進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，同時(shí)“偷偷地”觀察光子A，利用A和B的糾纏態(tài)神不知鬼不覺地獲取光子A的相關(guān)信息。
科學(xué)家之所以這樣做，就是為了避免觀測(cè)行為影響到光子A，所以采用了“間接觀測(cè)”的行為：只觀測(cè)光子B，利用光子A和光子B的糾纏態(tài)獲取A的信息。
不得不佩服科學(xué)家們聰慧的大腦。但光子好像比科學(xué)家更聰明，好像早就識(shí)破了科學(xué)家們的一切“陰謀”：就算是科學(xué)家只觀測(cè)B，不觀測(cè)光子A，得到的結(jié)果仍舊沒有改變：只要一觀測(cè)光子B，光子A就會(huì)表現(xiàn)出粒子性，干涉條紋消失。否則就會(huì)表現(xiàn)出波的特定，出現(xiàn)干涉條紋。
是不是越看越懵逼了？甚至開始懷疑自己的智商了？
完全沒有必要！因?yàn)殂卤频牟恢皇悄阄?，連愛因斯坦這樣偉大的科學(xué)家也同樣會(huì)懵逼！
那么該如何解釋微觀粒子的波粒二象性？如何解釋量子世界的詭異現(xiàn)象呢？
目前來看，以波爾為首的“哥本哈根派”提出的“不確定性原理”更被物理學(xué)界認(rèn)可，該原理認(rèn)為量子世界的一切都是不確定的，我們永遠(yuǎn)無法同時(shí)觀測(cè)到一個(gè)粒子的位置和速度，只能用概率去描述。
同時(shí)，波爾也提出了“互補(bǔ)原理”，簡(jiǎn)單講就是粒子的波動(dòng)性和粒子性不會(huì)在同一次測(cè)量中出現(xiàn)，波動(dòng)性和粒子性在同一時(shí)刻是互相排斥的，但在更高的層次又是統(tǒng)一的。
專業(yè)點(diǎn)來說：不確定性從數(shù)學(xué)上描述了物質(zhì)的波粒二象性，而互補(bǔ)原理更像是從哲學(xué)上解釋了波粒二象性。不確定性和互補(bǔ)原理是“哥本哈根學(xué)派”的兩大支柱。
德布羅意也提出了“物質(zhì)波”概念，認(rèn)為萬物皆波，包括我們每天看到的宏觀物體都具有波的特性，只不過由于質(zhì)量太大，波的特性幾乎不可能體現(xiàn)出來，只能以我們看到的粒子特性顯現(xiàn)出來，所以我們會(huì)看到周圍的物體都是確定的！
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