我们许多人都知道，当将宏观物质分成可能的最小最小时，即无法再分割时，所得出的这些不可分割的东西称为量子。但一个基本而又重要的问题是：每个量子如何表现？其行为表现是像粒子、还是像波？量子力学最令人困惑的事实是，所得到的答案取决于所观察的结果。如果进行某些测量和观察，量子的行为像粒子；如果进行其他测量和观察，量子的行为会像波。无论是否观察以及如何观察，观察确实会改变结果，双缝实验就是向我们显示如此状况的简单而又典型的实验。双缝实验多年前，托马斯·扬（ThomasYoung）进行了第一个双缝实验，他研究光的行为是波还是粒子。牛顿曾著名地宣称它必须是一个粒子，并能够用这个想法解释许多现象。反射、透射、折射和任何基于射线的光学现象与牛顿关于光应如何表现的观点完全一致。但是其它现象又需要用波来解释：特别是干涉和衍射。当光线穿过双缝时，它的行为如水波一样，产生熟悉的波纹干涉图样。这表明，至少在一定情况下，光的行为就像波。托马斯·扬双缝实验如果这两条缝是彼此非常非常地靠近，可以认为，任何一个单独的能量量子都会穿过一个或另一条缝，可能认为光产生这种干涉图的原因是因为有许多不同的光量子，即光子，都一起穿过各个狭缝而彼此干涉。双缝实验干涉因此，将另一组不同的量子对象（例如电子）发射到双缝处，当然，会得到一个干涉图，但是如果做这样的调整：一次通过狭缝发射一个电子。对于每一个电子，都会记录一个新的数据点以了解其着陆的位置。在成千上万的电子之后，可以看到出现的模式。看到了什么？干涉。量子波粒二象性电子不仅具有波的性质，而且具有粒的性质。电子发射通过双缝一次，一旦发射了足够多的电子，就可以清楚地看到干涉图像。每个电子都必须以某种方式干扰自身，其基本行为就像波。多年来，物理学家一直在困惑并争论着这到底意味着什么。电子会一次穿过两条缝，以某种方式干扰自身吗？这违反了我们的直觉，从物理上讲是不可能的，但是有一种方法可以判断这是否正确：对其进行度量。因此，进行了这样的实验，但是这次，是在每条缝中都有一点光。当电子通过时，光会受到轻微干扰，因此可以“标记”它穿过的两个狭缝之一。随着每个电子的通过，得到来自两条缝之一的信号。最后，每个电子都被计数了，从而知道每个电子都经过了哪条缝。最后，当观看屏幕时，这就是我们所看到的。如下图所示，如果在一次执行一次双缝实验时测量电子经过的缝，则在其后面的屏幕上不会出现干涉图样。电子的行为不像波，而是经典粒子。电子行为如经典粒子那个干涉模式呢？没了。取而代之的是，它仅由两堆电子代替：如果完全没有干涉，则是所希望的每个电子采取的路径。这里发生了什么？好像电子“知道”是否在看着它们。观察这种行为就是询问：“每个电子穿过哪个缝？”——这更改了实验结果。如果测量量子穿过的缝，它的行为就好像它仅穿过一个缝：它的行为就像经典粒子一样。如果不测量量子穿过的狭缝，它表现为波，就像它同时穿过两个狭缝并产生干涉图一样。这到底是怎么回事？为了找出答案，必须进行更多的实验。遮挡板双缝实验如上图所示，通过设置可移动的遮挡板，可以选择对双缝实验遮挡一个或两条缝，以确定观察结果是什么以及它们如何随着遮挡板的移动而变化。可以设置的一个实验是在两个缝隙的前面放置一个可移动的遮挡板，一次一次地通过它们发射电子。实际上得到了以下几种方式：带孔的可移动遮挡板从堵住两条缝而开始，遮挡板移到侧面，这样使第一条缝就被遮盖，遮挡板继续移动，因此第二条缝隙也被遮盖，遮挡板继续移动，直到第一条缝隙再次被遮盖，最后两个缝隙又被覆盖了。那么这样的模式会如何变化呢？如下图所示“遮挡板”双缝实验的结果。值得注意的是，当第一条缝（P1），第二条缝（P2）或两条缝（P12）打开时，所看到的图案会有很大不同。就像所期望的那样：如果只打开一条缝，就会看到一个单缝无干扰图案，如果两条缝都打开，则为双缝干涉图案，以及两者之间的混合。好像两条路径同时作为可用选项存在而不受限制，得到干涉和类似波的行为。但是，如果只有一条路径可用，或者如果某条路径受到某种方式的限制，则不会受到干涉，会出现类似粒子的行为。因此，如果回到使两条缝都“打开”，一次使电子通过双缝时将光照射到两个缝上。如下图所示的技术的该实验的现代产物的台式激光实验，可以证明的事实是：光的行为不像粒子。台式激光实验如果光既充满能量（每个光子高能量）又很强（总光子数量很多），那么根本不会得到干涉图。％的电子将在缝本身处进行测量，将获得仅对经典粒子所期望的结果。但是，如果降低每个光子的能量，就会发现当降至某个能量阈值以下时，不会与每个电子发生相互作用。一些电子将穿过缝，而不会记录它们经过的缝，并且当降低能量时，将开始找回干涉图样。对于强度也是如此：降低强度时，“两堆”图案将逐渐消失，由干涉图案所代替；而如果调高强度，所有干涉痕迹都会消失。然后，物理学家得到了一个绝妙的主意，即通过光子来测量每个电子所通过的缝，但在看屏幕之前破坏该信息。这一想法被称为量子擦除实验，它产生了令人着迷的结果，如果充分破坏了信息，即使在测量了粒子经过的缝隙之后，也会在屏幕上看到干涉图案。量子擦除实验如上图所示量子橡皮擦实验装置，其中两个纠缠的粒子被分离并测量。一个粒子在其目的地的改变会影响另一个粒子的结果。可以将量子擦除的原理与双缝实验结合起来，并通过测量缝隙本身发生的情况来查看如果保留或破坏、或查看或不查看所创建的信息会发生什么。大自然以某种方式知道我们是否具有“标记”穿过量子粒子的信息。如果以某种方式标记了粒子，则在查看屏幕时不会出现干涉图案；如果粒子未标记（或被测量，然后通过破坏其信息而未标记），则将获得干涉图样。甚至尝试将量子态“挤压”为比正常还“狭窄”的量子粒子进行实验，它们不仅表现出相同的量子怪异性，而且相对于标准粒子，所产生的干涉图也是受到挤压的双缝模式。如下图所示未挤压（L，标记为CSS）与受挤压（R，标记为SqueezedCSS）量子状态的结果及其状态密度的差异，这转变为物理压缩的双缝干涉模式。物理压缩的双缝干扰模式基于所有这些信息，极具诱惑力的是，成千上万的科学家提出了这些基本而又重要问题：这一切对现实的本质来说意味着什么？这是否意味着大自然天生就具有不确定性？这是否意味着我们今天所保留或破坏的东西，会影响过去应该已经确定的事件的结果？观察者是否在确定什么是真实的方面起着根本性的作用？量子力学诠释如上图所示，有许多种量子力学诠释及其对各种性质的不同解释。尽管存在差异，但尚无实验能够证明能将这些多种解释区分开来。物理学对双缝实验的考察已有多年了，当代物理学对双缝实验特别地通过各种手段又进行了反复详尽的考察，所能认知的是：观察真的会改变结果。当代物理的唯一有效途径，就是倾听大自然告诉我们的有关其自身的本来信息。
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