雙縫干涉實驗為何讓科學(xué)界感到恐懼？光是高級文明的監(jiān)視工具？

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原本是一個普通的光子干涉實驗，但是卻沒想到在你觀測它和不觀測它時產(chǎn)生的結(jié)果居然不一樣，光子好像有自己的思想一般并且它好像有預(yù)知未來的能力知道自己在多久的未來將會被觀測到，從而讓實驗呈現(xiàn)不同的結(jié)果。

怎么樣，是不是感覺不可思議？目前為止，整個科學(xué)界對于這種實驗現(xiàn)象仍舊難以找到合理的科學(xué)解釋，即便是最先進(jìn)的量子理論。而這個現(xiàn)象流傳出來也不禁讓人衍生出一些不是那么科學(xué)的猜測：光究竟是什么？它會不會是另一個維度更高級的生命體？它又為什么要去改變結(jié)果？

那么雙縫干涉實驗究竟是怎么一場實驗？是什么樣的現(xiàn)象讓整個科學(xué)界都為之困惑甚至恐懼？接下來我們一起來探究一番。

光究竟是什么？

自古以來，光就是神秘而崇高的存在。在古代，光成了人們的信仰，是被視為神明般的存在。而在如今這個科技發(fā)達(dá)的時代，隨著人們對光的認(rèn)識一點(diǎn)點(diǎn)增多我們反而更弄不明白光究竟是什么。光速是我們?nèi)祟愓J(rèn)知的極限。當(dāng)超越光速后一切就都不一樣了，好像光在限制著這一切，為什么又是光？

光究竟是什么？這么多年來對于科學(xué)界對于光的研究一直未曾停止。

最開始人們普遍認(rèn)為光是以粒子的形式存在，何謂粒子？簡單來說，你可以將它想象成一個個的小球，不管這個小球多大或者多小，哪怕是最小的粒子夸克它也是可被觀測和測量的（有質(zhì)量）。

光是粒子？

整個18世紀(jì)，在科技界的超級課代表牛頓的壓制下，光是粒子這一說法占據(jù)著絕對的優(yōu)勢。因為我們可以阻斷一部分光，而另一部分光不受影響，它也可以在真空直線傳播。最主要的是光還能反射，這和我們平常生活中見到的實物粒子碰到阻擋后而產(chǎn)生的反彈多么的像，這很難讓人不將光看成是有大量的微粒子組成。

1666年，牛頓更是用著名的三棱鏡實驗“證明”（注意這里是引號，只是牛頓自認(rèn)為）了光是由非常奧妙的微粒組成，光的分解和復(fù)合就如同七種顏色微粒的混合和分開，其實這也就是光的“微粒說”。

光是一種波？

盡管有牛頓這樣的權(quán)威在給光粒說站臺，但是這并不能阻礙科學(xué)家們對于光的探索。因為光的粒子說無法解釋一些光的現(xiàn)象，比如折射、比如當(dāng)光經(jīng)過一種介質(zhì)時會看到重影的存在，這個光粒子也是無法說清這個現(xiàn)象。1655年意大利數(shù)學(xué)家格里馬第發(fā)現(xiàn)光在經(jīng)過小孔之后會形成像水波經(jīng)過小孔一樣的衍射現(xiàn)象，他馬上意識到，光不是“粒子流”，而是像水波一樣，向外傳遞振動形式的一種波動，這就是早期的“波動說”的來源！

但是，如果說光是一種波的話同樣有很多無法解釋的現(xiàn)象。光如果是一種波動的話，為什么不能像聲音一樣繞過障礙物？為什么我們站在一堵墻后面能聽見對面的人說話而不能看見對方呢？

于是兩個學(xué)說紛紛擾擾爭吵了很多年，“粒派”和“波派”說也說服不了誰，但是鑒于牛頓的存在光粒子說長時間壓制著光波動說。

轉(zhuǎn)變

在科研界，學(xué)派之間的競爭絲毫不亞于華山論劍甚至大家見面就仿佛生死仇敵。這可是關(guān)于科學(xué)家們的追求和信仰，想要說服或者擊敗他們就必須要拿實實在在的實驗結(jié)果來。

19世紀(jì)初，科學(xué)界終于迎來了這個男人，他就是英國物理科學(xué)家托馬斯楊。他進(jìn)行了著名的楊氏雙縫衍射實驗，他將光束照在兩條平行狹縫，在接收屏上呈現(xiàn)出一系列明暗相間的條紋，這是典型的波中的干涉衍射現(xiàn)象。于是，光的波動說受到莫名的鼓舞。

但是光既然是一種波，那么它能在真空中傳播，它是依靠的何種介質(zhì)？盡管科學(xué)家們提出了以太這種說法，不過仍舊未能打消科學(xué)家們心頭的疑慮。后續(xù)果然光電效應(yīng)證明了光的粒子性，于是光的波粒二象性便開始確立，不過這是題外話，咱們今天主要要討論的是讓人細(xì)思極恐的單粒子雙縫實驗。

細(xì)思極恐的單粒子雙縫實驗

楊氏雙縫衍射帶給科學(xué)界的卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于證明了光也是一種波，而是由他啟發(fā)了后續(xù)一系列的量子領(lǐng)域的雙縫實驗，并且?guī)砹酥两袢宰屨麄€科學(xué)界困惑“靈異現(xiàn)象”。

有了光的波粒二象性的理論支撐，于是開始有人提出了新的雙縫實驗思路。如果說用一束連續(xù)的光（大量連續(xù)發(fā)射的光子）照射雙縫后得到的是楊氏明暗交錯的紋路，那么如果換成單個光子呢？

按理說，如果是一次發(fā)射單個光子的話兩個平行的狹縫它只可能通過一個縫。這個很好理解吧，就相當(dāng)于我們拿槍射擊，一顆子彈只能從一個其中一個孔中通過對吧。那么可以預(yù)計，實現(xiàn)結(jié)果應(yīng)該是在接收屏上顯示兩道亮紋，而不會出現(xiàn)明暗相間的衍射現(xiàn)象，這個好理解吧？

然而實驗結(jié)果卻令人震驚的，一開始光子數(shù)量較少時，屏幕上的光點(diǎn)看上去一片雜亂無章，隨著積少成多，漸漸顯出了斑馬線條紋，也就是說出現(xiàn)了波的衍射現(xiàn)象。

這是十分不符合常理的，因為按照波的干涉理論這種現(xiàn)象需要兩個波源之間的互相干涉疊加，既然是一個一個光子地通過，那么必然同一時間只存在一個波源，要么是通過a縫的波源，要么是通過b縫的波源，因此不應(yīng)該產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。

重點(diǎn)來了--詭異的實驗

注意各位，接下里重點(diǎn)來了！

為了搞清楚究竟是什么原因?qū)е逻@種現(xiàn)象的產(chǎn)生，于是科學(xué)家們決定用攝像頭來觀測看光子究竟是從哪個縫隙通過。同樣，光子還是一個一個地單個點(diǎn)射發(fā)射。

通過攝像機(jī)發(fā)下，光子卻是是每次通過一個縫隙，這下讓科學(xué)家們松了一口氣，還好至少光的粒子性是沒有問題的。

但是科學(xué)家這口氣還沒松多久他們就看到了不可思議的現(xiàn)象，此時接收屏不知何時變成了兩道明亮的杠，而不是明暗相間的條紋。

這是怎么回事？所有試驗條件都一樣，唯獨(dú)只是加了攝像頭觀測而已怎么試驗結(jié)果卻變了呢？

于是科學(xué)家們將攝像頭移開，果然明暗相間的條紋又出現(xiàn)了。

這下徹底顛覆了科學(xué)家們的認(rèn)知，試驗結(jié)果居然取決于有沒有觀測。如果用因果論來說，試驗是因，觀測試驗結(jié)果是果，因決定果這是常理，但是現(xiàn)在確實果能夠影響因，這。。。。？？

再舉個例子讓大家好理解一點(diǎn)：

比如大家正在看NBA總決賽，此時最后一秒鐘雙方打平，詹姆斯投出了最后一球，此時的你有兩種選擇，一：關(guān)掉電視不敢看，等事后查看結(jié)果。二：親眼目睹著絕殺一刻。此時差別來了，如果你打開電視詹姆斯絕殺進(jìn)球，當(dāng)你關(guān)掉電視詹姆斯卻絕殺失敗。

是不是不可思議？進(jìn)與不進(jìn)居然取決于你看不看電視？

更加不可思議延遲擦除

科學(xué)家可不像我們普通人，對于解釋不了的現(xiàn)象就以超自然來解釋，科學(xué)家可是要打破沙鍋問到底的。

于是他們想到了我能不能等到光子穿過縫隙之后再以迅雷不及掩耳之勢加上攝像機(jī)去觀測，而不是實現(xiàn)就架好讓它有了心理準(zhǔn)備。

說干就干（當(dāng)然，大家不要轉(zhuǎn)牛角尖說光速那么快，怎么來得及？科學(xué)家自然有科學(xué)家的辦法）。大家猜一下實驗結(jié)果如何？

無論你加攝像頭觀測的速度有多快只要你去觀測了，它就是兩條兩紋。（相當(dāng)于前面觀測的結(jié)果）

恩，這還不是最最最不可思議的。

最不可思議的是，只要你一開始加了攝像頭，不論你是在最后多快的速度撤掉攝像頭，它的結(jié)果仍舊是明暗相間的條紋。（相當(dāng)于前面不觀測的結(jié)果）

這里大家是不是看得有點(diǎn)不明白？這樣吧，我再翻譯一下，其實加攝像頭和撤攝像頭就相當(dāng)于是去欺騙光（貌似科學(xué)家做這個實驗的時候在心底默認(rèn)光有生命）。

首先，我假裝告訴你（光）我不會看你的，你脫衣服洗澡吧。其實我心中想著趁著你脫了衣服之后立馬拿出手機(jī)來拍照。然而，當(dāng)我拿出手機(jī)來的時候你卻狡黠地一笑說不好意思我就知道你會偷拍。

第二天，我拿著手機(jī)對你說快脫衣服，我要拍你了（其實我本來就沒打算拍只是嚇唬你，手機(jī)壓根沒開機(jī)）。此時你毫不猶豫地就開始脫衣服了，然后你又狡黠地說，我就知道你不會拍我。

大家思考

究竟是什么原因造成的這種現(xiàn)象呢？思考兩個問題：

1、光是如何知道我們是否在觀測它？

2、光是如何能夠預(yù)測我們在未來某一刻是否會觀測它？

答案是不是真的如大叔在文章開頭猜想的那般？

大叔認(rèn)為絕對不是，其實任何一個難以解釋的現(xiàn)象其實對于科研界來說是十分難得的，因為每次這樣的現(xiàn)象出現(xiàn)都會讓科技向上邁進(jìn)一個新的臺階，量子力學(xué)大門緩緩拉開。量子力學(xué)是一門顛覆認(rèn)知的學(xué)科，而雙縫干涉只不過是冰山一角而已。

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作者：百家號講理老大叔

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