为什么当年双缝干涉延迟实验让科学家感到恐怖？

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双缝干涉实验，其实就是科学家们用来证明光有波动性的一个实验。微观粒子的形态取决于人的观察，被观察的时候呈现出粒子的状态，不被观察时呈现波的状态，微观粒子就像有“生命”一样可以感觉到人类的存在，因此双缝干涉延迟实验才让很多人感到恐惧。延迟实验很可怕的，不单单是因为观察者效应，更重要的是他所反应出来的是在微观世界里，果能改变因，就像未来能改变过去一样可怕。

本来的观察结果认为光具有波粒二象性，单独发射一个光粒子却可以神奇的自己对自己产生双缝干涉。就是说一颗光粒子却诡异同时通过了两条缝，可是更诡异的是如果这个实验过程被摄像机记录的话那么双缝干涉就不会产生，单独发射的光粒子每次都老老实实的通过对准的那一条缝。若是没有摄像机记录我就同时通过两条缝你说气人不？后来狡猾的人类又想了一个办法。开始先不打开摄像机等光粒子同时穿过两条缝，这时候双缝干涉已经形成再打开摄像机，这次你跑不掉了吧。吓着科学家的事情这时候真正发生了，本来已经产生的双缝干涉突然消失了，光粒子又神奇的变成了只通过一条缝。这简直逆天了，等于说已经发生的事实被摄像机一记录结局突然被改写。时空顺序在这一刻已经错乱，刚刚发生在眼前的 历史 事件结果居然被观察改变掉了，这真的让人无法接受。

20世纪初，物理学界对于光的波动学说和粒子学说已经争论了几百年了，爱因斯坦联合普朗克一起提出了光量子学说，人们开始意识到光同时具有波动性和粒子性的双重性质，也就是说光在传播过程中呈现波的形态，与物质相互作用时呈现粒子形态，这种被称为“波粒二象性”的解释得到了物理学界的一致认同。

后来科学家们利用杨氏双缝实验，在点光源后面放一张拥有两条狭缝的纸，这时候点光源的光穿过狭缝就会变成一串明暗交替的条纹，这便是证明光量子学说的干涉条纹。

在证明光拥有波粒二象性之后科学家利用电子也进行了双缝实验，发现电子等微观粒子同样具有波粒二象性，随着技术的进步，科学家们开始用仪器发射单个电子来进行双缝干涉实验，这时候发生了第一件怪事：单电子双缝实验的结果竟然和之前的电子双缝干涉实验结果完全相同。

之前的电子双缝干涉可以产生明暗交替的条纹，单个电子竟然也能产生干涉条纹，但仪器明明就只发出了一个电子，它能和谁干涉呢？这个结果就像是一个足球同时进了两个球门一样匪夷所思，科学家们下定决心要揭开单个电子干涉条纹的秘密，于是就有了更加匪夷所思甚至恐怖的“双缝干涉延迟实验”。延迟实验的精髓就在于记录电子在穿过双缝后的样子，由于只有单个电子，所以它穿越任何一条缝隙都能被直接看到，因此屏幕上的波态干涉条纹消失了，取而代之的是粒子态的痕迹，而一旦把记录电子轨迹的机器关闭，那么明暗条纹就会马上出现，一旦开启机器明暗条纹就会马上消失。

后来，有科学家突发奇想，我如果把光子一个个发射出去，而不是一次性全撒出去，因为这样光子间就不会再互相影响，从而就不会产生图一的干涉图样呢？但是，试验很快打了他的脸，即便一个一个的发射，干涉图样还是出现了，就好像一个光子可以同时穿过两条缝隙，进而自己对自己产生干涉一样。

当他试图用摄像机去观察粒子的运动轨迹时，这些粒子一个个的就像有智慧一样，仿佛知道有人在看它们的表演，于是它们立刻停止表演，墙上的干涉条纹消失了。梅里有点不敢相信，这不是扯吗？我竟然被小小的粒子耍了。他一开始是拒绝相信的，但是经过无数次的验证，他最终服了。梅里向学界公开了这一让人“毛骨悚然”的新发现：粒子的行为竟然是由人的意识所决定的。

这个实验就是说光具有波粒二象性，当你不观测时，它是波，会产生干涉条纹，当你观测它时，它又变成了粒子，没有干涉条纹！光到底呈现什么特性，取决于你是不是在观测它！实验非常诡异，就仿佛一个个的光子都有意识！知道有人在研究它，不让你深入研究！

我是这样认为的：由于光的速度极快可以穿越时空，因此它在可以同时存在于平行时空中，同时穿越两条缝形成干涉。而一旦进行观察，只能剩余一种穿越方式，其余平行时空消失。因此，意识能够决定平行时空的开启或关闭。空即是色，色即是彩！好比说我现在决定从床上起来，那么我躺在床上的其余平行时空都将被关闭。综上所述，光的干涉，是光的速度能够为我们展示所有平行空间，若加以观测就是我们选定了其中的一个平行空间。一点拙见，欢迎批评！

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如果说宇宙不是完美的，它有BUG（漏洞），你信么？双缝干涉实验似乎一步步地发现了这个宇宙“漏洞"

双缝干涉实验是什么？

当我们在水中丢下一块石头，那么水面就会产生波纹，如果同时丢下两块石头，两个水波之间就能够出现交叉的干涉条纹。这就是波能够互相干涉的特征。

双缝干涉实验既在一个光源前放置一个开了两条缝隙的不透明挡板，挡板后面再放置一个能够观测到的背景。当我们打开光源，会看到背景上出现明暗相间的条纹，这就是简单的双缝干涉实验。 这个实验证明了光是一种波！ 因为光在穿过两条缝隙后产生只有波特有的干涉，相反的波被抵消，相向的波被增强，导致背景上明暗相间的条纹。（日常生活中主动降噪耳机就是利用了这个原理，用相反的声波抵消了噪音）

下面我们把实验升级一下，光源变得非常小，背景换成高灵敏高分辨的底片。打开光源后，一开始我们看到了无数随机分布的小点，随后这些小点越来越多最终形成明暗相间的条纹！实验升级后证明光是一种粒子并且还具备波的特征 ， 也就是光的 波粒二象性 ！

双缝干涉延迟实验

虽然双缝干涉实验已经让人赞不绝口，不过科学家们还是在这个实验上再次升级。将光源变成一次发射一粒的电子！电子要通过这块挡板只能随机通过两条缝隙。

我们知道，要干涉就必须有对象，没有对象怎么被干涉？然而这一次实验结果出事了，即便单个电子在随机穿过两条缝隙后依然在最后形成了干涉条纹。

这个结果震惊了科学界！为什么单个电子能够自我干涉？难道他还有一个分身？更诡异的是当我们观察电子是通过哪一条缝隙时，干涉条纹消失了。当取消观察时，干涉条纹又神奇的出现了！冥冥中仿佛有一双眼睛窥视着我们，只能让我们看到电子穿越缝隙的路径（粒子特征）或者电子的干涉条纹（波特征）其中之一！

双缝干涉之延迟选择量子擦除

看到这里，你也许认为上面的实验会有很多未知的漏洞，我们观察电子时已经打扰了电子的正常运动导致电子属性改变，只是我们没有办法找出这个因素。接下来科学家用更加复杂精密的方法来做双缝实验。将一个光子分离成一对纠缠的光子A和B（纠缠的量子能够无视距离影响对方）

AB分别做双缝干涉实验（互不影响的环境），而B距离感应屏比A远，这样 A会比B要先到达感应屏 。当我们在B实验中放置相机观测到B通过双缝的路径时，A实验的干涉图像消失，显然，纠缠的两个光子是互相影响了，B得不到的波属性A也得不到。接下来，我们通过技术手段把B获得的路径信息擦除,然后A和B都出现了干涉条纹。这里就出现了两个个非常诡异的现象。 测量到光子的路径信息只是"泄露”，没有主管观意识去查看，干涉条纹会消失！把这个路径信息擦除掉，干涉条纹又会出现！

更诡异的是，实验中我们设定从B获得路径信息时，A早就已经到达了感应屏形成了图像！这时候擦除B的路径信息，A感应屏已经"拍好照"的图像会鬼魅般地变成干涉条纹！

让人难以理解的“宇宙程序”

很多人一开始认为，观察光子路径就是人类意识干预了实验。不过我们从最后一个实验得知，在延迟选择实验中，测量到的路径信息，你看与不看，宇宙程序它已经认定了你泄露了天机！光子波动属性就被隐藏了！我们得不到干涉图像。如果我们把这个泄露的天机抹除掉，宇宙程序马上修复了光子的波动性，让我们得到了干涉图像。没想到的是，我们人类在实验室上利用量子纠缠钻了个空子，让图像形成之后再得到路径信息。接着我们再去选择是泄露还是擦除，宇宙程序任然按照原来的指令执行了。让已经形成的图像变了回去（曾经不干涉的光子，在曾经又干涉了。这话很绕）？这是不是意味着我们找到了一个宇宙程序的BUG，用现在的决定，改变了过去！还是另有其他原因？我们生存的宇宙，这个看不到边无比真实的世界，难道是一个设定好的“程序”？或者说宇宙这个看似无比完美运行的世界其实还有一些漏洞。如果人类将来利用这些漏洞未来的世界会发展成什么样子？

很多人听过双缝干涉实验后会认为“玄之又玄”，于是有了“遇事不决量子力学”。实际上，量子力学是人类了解宇宙底层逻辑的敲门砖，而双缝干涉实验则是量子力学核心的显现，下面我聊聊双缝干涉实验到底多“诡异”，它揭示了宇宙哪些核心？

薛定谔的猫、上帝掷骰子、平行宇宙哪来的？

由于量子太过抽象，因此我们把量子现象过渡薛定谔的猫，再回到双缝干涉实验就容易理解了。这是薛定谔给我们理解量子力学的好例子。

话说啊，有个封闭的盒子里面装一只猫，然后一个量子装置连着毒药瓶，猫的生死取决于量子性质，如果量子发生衰变猫死，反之则没事。换句话说，猫的生死间接表现了量子的性质。实验的问题是猫最后是死的，还是活的？

各路大佬都说出了自己的看法，主流看法有三个：

哥本哈根学派，波尔：这是只 量子猫，它在盒子里的概率是100%的可能性是活的，同时100%可能性是死的，两种状态同时存在，叠加在一起，当你打开盒子一瞬间，猫的生死才会表现出来，生死的结果是随机的。

爱因斯坦、薛定谔：猫50%是死的，50%是活的，我们打开盒子之前它就已经死了，或者还活着，我们打开盒子看到的是结果，而不是诱发结果。

爱因斯坦：波尔，按你的意思是打开盒子时，上帝发现有人要来看结果了，赶紧摇号决定了猫的生死？

波尔：你别管上帝能干什么！

休·埃弗雷特：安静安静，我还没说呢！首先波尔的叠加态我是认同的，但是100%+100%=200%，打开盒子前与打开盒子后应该守恒才对，因此我认为如果打开盒子时猫死了，那么活着的猫应该存在于另外一个世界中——平行宇宙。

爱因斯坦、薛定谔、波尔：你厉害， 我们竟然不知道如何证明你说的是错的！

故事先到这里，看得懂看不懂没关系，先说结果：波尔是对的！而平行宇宙证明不了，最多算假说。在这个故事中有几点很重要：

1. 猫即死又活的状态——叠加态

2.打开盒子意味着观测， 观测会让叠加态随机坍缩为单一状态 。（上帝摇号！）

3.前两点， 打开前与打开后，还隐含了波粒二象性。 （下面再说）

光到底是什么？——双缝干涉的“诡异”

接下来我们看双缝干涉，这事要先从牛顿说起，源于一个看似简单，然而谁都答不上来的问题——光是什么东西？

图：牛顿三棱镜实验

牛顿作为当代学霸，为光学做出了不少贡献，比如阳光是由多种光混合而成的三棱镜实验就是他搞出来的。他认为光又能反射，还折射，运动轨迹会改变，就像乒乓球扔墙上会反弹回来，因此它最小的单位应该是粒子。

十九世纪，托马斯·杨反击牛顿，他只干了一件事，让一束光通过了两条小缝，后面有块感应屏。“按照牛顿的说法”这个实验的结果应该是两条条纹，如下面：

实际上却出现了下面的结果：

于是老杨说光就像下面的水波一样，其实波：

通过缝隙的光波变成了两个波，两个波接触干涉，出现和水一样的现象，于是在屏幕上显示出干涉条纹。

这就是双缝干涉实验，但是诡异的事情是量子力学的双缝干涉实验。

好景不长，随着黑体辐射实验，普朗克发现光能量是一份一份不连续的，爱因斯坦发现光电效应，即光与原子作用时是以粒子的形式交换能量的。于是大家重新审视双缝实验，对它进行升级。

既然光是一粒一粒的，那么我们把光子一粒粒通过双缝会发生什么？（实际实验用的是电子，道理是一样的）

大佬们很快地照着两条缝像机关枪一样发射一梭子电子，显示屏上随机出现大量的粒子，但站远点看这些粒子同样组成了干涉条纹。既然是粒子，为何会发生干涉？

于是有人认为一大堆电子在一起挤来挤去的所以发生了干涉，有点像儿童乐园里的海洋球，当你跳进去，海洋球虽然是一粒一粒的，但是会像波一样往向外扩散，于是就有了虽然是粒子但同样会发生干涉。但真的只是这样吗？

图：实验结果

科学家再次做了实验，改成了“手枪式”发射，“啪”打一发电子，电子到达了感应屏，再打下一发，杜绝了两个电子在运动时发生干涉。然而科学家懵了，快点打和慢点打，结果是一样的，屏幕还是出现了波动性，才会出现的干涉条纹，而不是两条条纹！也就是说单个电子发生了干涉，那么它和谁干涉呢？就两个缝，它只能选一个穿过，另一个缝没有电子出来，上哪干涉去？

为了解决了问题，大佬们就在实验中安上了光电探测器“去看它”，看看电子是如何完成干涉的！结果发现电子老老实实的在感应屏上形成了两条条纹。大家：上帝，告诉我发生了什么！

上面的故事已经给了答案：波粒二象性

先按不靠谱的平行宇宙理论来解释：你不看时，电子即从A缝过去，又从B缝过去，然后发生了干涉，你可以理解为量子出现了一个分身。如果你去看它，宇宙就分裂了，如果电子从A缝进入，那么平行宇宙中的电子就从B进入，是我们去探测引起了宇宙的分裂，导致处于两个宇宙中的电子（分身）无法形成干涉。

波尔的解释：前半段和平行宇宙一样，电子处于叠加态，这是一个波的状态，但当你去看它，就随机坍缩成了粒子态。

爱因斯坦：无法解释！肯定有什么我们还没弄清楚的，反正上帝是不会摇号的。

图：我们印象中电子在原子中是这样的

图：实际上它是这样的，因此也叫电子云，具有概率性、波动性。

到目前的科学研究成果来看，波尔是对的。量子具有波粒二象性，这是量子力学的核心。一个电子同时具有波与粒子的性质。

当它没有坍缩成粒子时，虽然也是以单个粒子发射，但波的性质也在发挥着作用，当你发单个电子就类似于发射出水波，你发射了一堆电子，其实就是在发射一堆波，这些波都会按着干涉后的结果显示在感应屏上。当你探测电子，它坍缩成单独的粒子性质，所以一堆电子打出去，没有发生干涉，只出现两条条纹。

如果不理解量子的性质就会觉得，我不看出现干涉条纹，我看了却不干涉了，似乎有点“恐怖”，理解了就理所当然了，量子力学是目前人类发现的宇宙最底层的逻辑，它可以解释宇宙起源，大到宇宙的构成，小到组成宇宙最小结构的粒子的形成。

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