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科学|令人困惑的“双缝干涉实验”，到底是什么情况？( 二 )



科学|令人困惑的“双缝干涉实验”，到底是什么情况？
本文插图

于是老杨说光就像下面的水波一样 ， 其实波：

科学|令人困惑的“双缝干涉实验”，到底是什么情况？
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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 。

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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）

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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？

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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？

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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 。

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图：我们印象中电子在原子中是这样的

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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 。


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