雙縫干涉實(shí)驗(yàn)為何讓科學(xué)界感到恐懼？光是高級(jí)文明的監(jiān)視工具？

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原本是一個(gè)普通的光子干涉實(shí)驗(yàn)，但是卻沒(méi)想到在你觀測(cè)它和不觀測(cè)它時(shí)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(lái)的能力知道自己在多久的未來(lái)將會(huì)被觀測(cè)到，從而讓實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)不同的結(jié)果。

怎么樣，是不是感覺(jué)不可思議？目前為止，整個(gè)科學(xué)界對(duì)于這種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象仍舊難以找到合理的科學(xué)解釋?zhuān)幢闶亲钕冗M(jìn)的量子理論。而這個(gè)現(xiàn)象流傳出來(lái)也不禁讓人衍生出一些不是那么科學(xué)的猜測(cè)：光究竟是什么？它會(huì)不會(huì)是另一個(gè)維度更高級(jí)的生命體？它又為什么要去改變結(jié)果？

那么雙縫干涉實(shí)驗(yàn)究竟是怎么一場(chǎng)實(shí)驗(yàn)？是什么樣的現(xiàn)象讓整個(gè)科學(xué)界都為之困惑甚至恐懼？接下來(lái)我們一起來(lái)探究一番。

光究竟是什么？

自古以來(lái)，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(gè)科技發(fā)達(dá)的時(shí)代，隨著人們對(duì)光的認(rèn)識(shí)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?lèi)認(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(lái)對(duì)于科學(xué)界對(duì)于光的研究一直未曾停止。

最開(kāi)始人們普遍認(rèn)為光是以粒子的形式存在，何謂粒子？簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，你可以將它想象成一個(gè)個(gè)的小球，不管這個(gè)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(cè)和測(cè)量的（有質(zhì)量）。

光是粒子？

整個(gè)18世紀(jì)，在科技界的超級(jí)課代表牛頓的壓制下，光是粒子這一說(shuō)法占據(jù)著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)槲覀兛梢宰钄嘁徊糠止?，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(jiàn)到的實(shí)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(shí)驗(yàn)“證明”（注意這里是引號(hào)，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(kāi)，其實(shí)這也就是光的“微粒說(shuō)”。

光是一種波？

盡管有牛頓這樣的權(quán)威在給光粒說(shuō)站臺(tái)，但是這并不能阻礙科學(xué)家們對(duì)于光的探索。因?yàn)楣獾牧Ｗ诱f(shuō)無(wú)法解釋一些光的現(xiàn)象，比如折射、比如當(dāng)光經(jīng)過(guò)一種介質(zhì)時(shí)會(huì)看到重影的存在，這個(gè)光粒子也是無(wú)法說(shuō)清這個(gè)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(guò)小孔之后會(huì)形成像水波經(jīng)過(guò)小孔一樣的衍射現(xiàn)象，他馬上意識(shí)到，光不是“粒子流”，而是像水波一樣，向外傳遞振動(dòng)形式的一種波動(dòng)，這就是早期的“波動(dòng)說(shuō)”的來(lái)源！

但是，如果說(shuō)光是一種波的話同樣有很多無(wú)法解釋的現(xiàn)象。光如果是一種波動(dòng)的話，為什么不能像聲音一樣繞過(guò)障礙物？為什么我們站在一堵墻后面能聽(tīng)見(jiàn)對(duì)面的人說(shuō)話而不能看見(jiàn)對(duì)方呢？

于是兩個(gè)學(xué)說(shuō)紛紛擾擾爭(zhēng)吵了很多年，“粒派”和“波派”說(shuō)也說(shuō)服不了誰(shuí)，但是鑒于牛頓的存在光粒子說(shuō)長(zhǎng)時(shí)間壓制著光波動(dòng)說(shuō)。

轉(zhuǎn)變

在科研界，學(xué)派之間的競(jìng)爭(zhēng)絲毫不亞于華山論劍甚至大家見(jiàn)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(shuō)服或者擊敗他們就必須要拿實(shí)實(shí)在在的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)。

19世紀(jì)初，科學(xué)界終于迎來(lái)了這個(gè)男人，他就是英國(guó)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(shí)驗(yàn)，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(dòng)說(shuō)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(shuō)法，不過(guò)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(kāi)始確立，不過(guò)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(shí)驗(yàn)。

細(xì)思極恐的單粒子雙縫實(shí)驗(yàn)

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(shí)驗(yàn)，并且?guī)?lái)了至今仍讓整個(gè)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(kāi)始有人提出了新的雙縫實(shí)驗(yàn)思路。如果說(shuō)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(cuò)的紋路，那么如果換成單個(gè)光子呢？

按理說(shuō)，如果是一次發(fā)射單個(gè)光子的話兩個(gè)平行的狹縫它只可能通過(guò)一個(gè)縫。這個(gè)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(gè)其中一個(gè)孔中通過(guò)對(duì)吧。那么可以預(yù)計(jì)，實(shí)現(xiàn)結(jié)果應(yīng)該是在接收屏上顯示兩道亮紋，而不會(huì)出現(xiàn)明暗相間的衍射現(xiàn)象，這個(gè)好理解吧？

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

這是十分不符合常理的，因?yàn)榘凑詹ǖ母缮胬碚撨@種現(xiàn)象需要兩個(gè)波源之間的互相干涉疊加，既然是一個(gè)一個(gè)光子地通過(guò)，那么必然同一時(shí)間只存在一個(gè)波源，要么是通過(guò)a縫的波源，要么是通過(guò)b縫的波源，因此不應(yīng)該產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。

重點(diǎn)來(lái)了--詭異的實(shí)驗(yàn)

注意各位，接下里重點(diǎn)來(lái)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(lái)觀測(cè)看光子究竟是從哪個(gè)縫隙通過(guò)。同樣，光子還是一個(gè)一個(gè)地單個(gè)點(diǎn)射發(fā)射。

通過(guò)攝像機(jī)發(fā)下，光子卻是是每次通過(guò)一個(gè)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(méi)有問(wèn)題的。

但是科學(xué)家這口氣還沒(méi)松多久他們就看到了不可思議的現(xiàn)象，此時(shí)接收屏不知何時(shí)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(yàn)條件都一樣，唯獨(dú)只是加了攝像頭觀測(cè)而已怎么試驗(yàn)結(jié)果卻變了呢？

于是科學(xué)家們將攝像頭移開(kāi)，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(yàn)結(jié)果居然取決于有沒(méi)有觀測(cè)。如果用因果論來(lái)說(shuō)，試驗(yàn)是因，觀測(cè)試驗(yàn)結(jié)果是果，因決定果這是常理，但是現(xiàn)在確實(shí)果能夠影響因，這。。。。？？

再舉個(gè)例子讓大家好理解一點(diǎn)：

比如大家正在看NBA總決賽，此時(shí)最后一秒鐘雙方打平，詹姆斯投出了最后一球，此時(shí)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(shí)差別來(lái)了，如果你打開(kāi)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(duì)于解釋不了的現(xiàn)象就以超自然來(lái)解釋?zhuān)茖W(xué)家可是要打破沙鍋問(wèn)到底的。

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

說(shuō)干就干（當(dāng)然，大家不要轉(zhuǎn)牛角尖說(shuō)光速那么快，怎么來(lái)得及？科學(xué)家自然有科學(xué)家的辦法）。大家猜一下實(shí)驗(yàn)結(jié)果如何？

無(wú)論你加攝像頭觀測(cè)的速度有多快只要你去觀測(cè)了，它就是兩條兩紋。（相當(dāng)于前面觀測(cè)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(kāi)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(cè)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(shí)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(gè)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候在心底默認(rèn)光有生命）。

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

第二天，我拿著手機(jī)對(duì)你說(shuō)快脫衣服，我要拍你了（其實(shí)我本來(lái)就沒(méi)打算拍只是嚇唬你，手機(jī)壓根沒(méi)開(kāi)機(jī)）。此時(shí)你毫不猶豫地就開(kāi)始脫衣服了，然后你又狡黠地說(shuō)，我就知道你不會(huì)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(gè)問(wèn)題：

1、光是如何知道我們是否在觀測(cè)它？

2、光是如何能夠預(yù)測(cè)我們?cè)谖磥?lái)某一刻是否會(huì)觀測(cè)它？

答案是不是真的如大叔在文章開(kāi)頭猜想的那般？

大叔認(rèn)為絕對(duì)不是，其實(shí)任何一個(gè)難以解釋的現(xiàn)象其實(shí)對(duì)于科研界來(lái)說(shuō)是十分難得的，因?yàn)槊看芜@樣的現(xiàn)象出現(xiàn)都會(huì)讓科技向上邁進(jìn)一個(gè)新的臺(tái)階，量子力學(xué)大門(mén)緩緩拉開(kāi)。量子力學(xué)是一門(mén)顛覆認(rèn)知的學(xué)科，而雙縫干涉只不過(guò)是冰山一角而已。

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作者：百家號(hào)講理老大叔

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