很多人聽過雙縫干涉實驗后會認為“玄之又玄”，于是有了“遇事不決量子力學”。實際上，量子力學是人類了解宇宙底層邏輯的敲門磚，而雙縫干涉實驗則是量子力學核心的顯現(xiàn)，下面我聊聊雙縫干涉實驗到底多“詭異”，它揭示了宇宙哪些核心？
由于量子太過抽象，因此我們把量子現(xiàn)象過渡薛定諤的貓，再回到雙縫干涉實驗就容易理解了。這是薛定諤給我們理解量子力學的好例子。
話說啊，有個封閉的盒子里面裝一只貓，然后一個量子裝置連著毒藥瓶，貓的生死取決于量子性質(zhì)，如果量子發(fā)生衰變貓死，反之則沒事。換句話說，貓的生死間接表現(xiàn)了量子的性質(zhì)。實驗的問題是貓最后是死的，還是活的？
各路大佬都說出了自己的看法，主流看法有三個：
哥本哈根學派，波爾：這是只量子貓，它在盒子里的概率是100%的可能性是活的，同時100%可能性是死的，兩種狀態(tài)同時存在，疊加在一起，當你打開盒子一瞬間，貓的生死才會表現(xiàn)出來，生死的結(jié)果是隨機的。
愛因斯坦、薛定諤：貓50%是死的，50%是活的，我們打開盒子之前它就已經(jīng)死了，或者還活著，我們打開盒子看到的是結(jié)果，而不是誘發(fā)結(jié)果。
愛因斯坦：波爾，按你的意思是打開盒子時，上帝發(fā)現(xiàn)有人要來看結(jié)果了，趕緊搖號決定了貓的生死？
波爾：你別管上帝能干什么！
休·埃弗雷特：安靜安靜，我還沒說呢！首先波爾的疊加態(tài)我是認同的，但是100%+100%=200%，打開盒子前與打開盒子后應該守恒才對，因此我認為如果打開盒子時貓死了，那么活著的貓應該存在于另外一個世界中——平行宇宙。
愛因斯坦、薛定諤、波爾：你厲害， 我們竟然不知道如何證明你說的是錯的！
故事先到這里，看得懂看不懂沒關(guān)系，先說結(jié)果：波爾是對的！而平行宇宙證明不了，最多算假說。在這個故事中有幾點很重要：
1.貓即死又活的狀態(tài)——疊加態(tài)
2.打開盒子意味著觀測，觀測會讓疊加態(tài)隨機坍縮為單一狀態(tài)。（上帝搖號?。?/p>
3.前兩點，打開前與打開后，還隱含了波粒二象性。（下面再說）
接下來我們看雙縫干涉，這事要先從牛頓說起，源于一個看似簡單，然而誰都答不上來的問題——光是什么東西？
圖：牛頓三棱鏡實驗
牛頓作為當代學霸，為光學做出了不少貢獻，比如陽光是由多種光混合而成的三棱鏡實驗就是他搞出來的。他認為光又能反射，還折射，運動軌跡會改變，就像乒乓球扔墻上會反彈回來，因此它最小的單位應該是粒子。
十九世紀，托馬斯·楊反擊牛頓，他只干了一件事，讓一束光通過了兩條小縫，后面有塊感應屏?！鞍凑张ｎD的說法”這個實驗的結(jié)果應該是兩條條紋，如下面：
實際上卻出現(xiàn)了下面的結(jié)果：
于是老楊說光就像下面的水波一樣，其實波：
通過縫隙的光波變成了兩個波，兩個波接觸干涉，出現(xiàn)和水一樣的現(xiàn)象，于是在屏幕上顯示出干涉條紋。
這就是雙縫干涉實驗，但是詭異的事情是量子力學的雙縫干涉實驗。
好景不長，隨著黑體輻射實驗，普朗克發(fā)現(xiàn)光能量是一份一份不連續(xù)的，愛因斯坦發(fā)現(xiàn)光電效應，即光與原子作用時是以粒子的形式交換能量的。于是大家重新審視雙縫實驗，對它進行升級。
既然光是一粒一粒的，那么我們把光子一粒粒通過雙縫會發(fā)生什么？（實際實驗用的是電子，道理是一樣的）
大佬們很快地照著兩條縫像機關(guān)槍一樣發(fā)射一梭子電子，顯示屏上隨機出現(xiàn)大量的粒子，但站遠點看這些粒子同樣組成了干涉條紋。既然是粒子，為何會發(fā)生干涉？
于是有人認為一大堆電子在一起擠來擠去的所以發(fā)生了干涉，有點像兒童樂園里的海洋球，當你跳進去，海洋球雖然是一粒一粒的，但是會像波一樣往向外擴散，于是就有了雖然是粒子但同樣會發(fā)生干涉。但真的只是這樣嗎？
圖：實驗結(jié)果
科學家再次做了實驗，改成了“手槍式”發(fā)射，“啪”打一發(fā)電子，電子到達了感應屏，再打下一發(fā)，杜絕了兩個電子在運動時發(fā)生干涉。然而科學家懵了，快點打和慢點打，結(jié)果是一樣的，屏幕還是出現(xiàn)了波動性，才會出現(xiàn)的干涉條紋，而不是兩條條紋！也就是說單個電子發(fā)生了干涉，那么它和誰干涉呢？就兩個縫，它只能選一個穿過，另一個縫沒有電子出來，上哪干涉去？
為了解決了問題，大佬們就在實驗中安上了光電探測器“去看它”，看看電子是如何完成干涉的！結(jié)果發(fā)現(xiàn)電子老老實實的在感應屏上形成了兩條條紋。大家：上帝，告訴我發(fā)生了什么！
先按不靠譜的平行宇宙理論來解釋：你不看時，電子即從A縫過去，又從B縫過去，然后發(fā)生了干涉，你可以理解為量子出現(xiàn)了一個分身。如果你去看它，宇宙就分裂了，如果電子從A縫進入，那么平行宇宙中的電子就從B進入，是我們?nèi)ヌ綔y引起了宇宙的分裂，導致處于兩個宇宙中的電子（分身）無法形成干涉。
波爾的解釋：前半段和平行宇宙一樣，電子處于疊加態(tài)，這是一個波的狀態(tài)，但當你去看它，就隨機坍縮成了粒子態(tài)。
愛因斯坦：無法解釋！肯定有什么我們還沒弄清楚的，反正上帝是不會搖號的。
圖：我們印象中電子在原子中是這樣的
圖：實際上它是這樣的，因此也叫電子云，具有概率性、波動性。
到目前的科學研究成果來看，波爾是對的。量子具有波粒二象性，這是量子力學的核心。一個電子同時具有波與粒子的性質(zhì)。
當它沒有坍縮成粒子時，雖然也是以單個粒子發(fā)射，但波的性質(zhì)也在發(fā)揮著作用，當你發(fā)單個電子就類似于發(fā)射出水波，你發(fā)射了一堆電子，其實就是在發(fā)射一堆波，這些波都會按著干涉后的結(jié)果顯示在感應屏上。當你探測電子，它坍縮成單獨的粒子性質(zhì)，所以一堆電子打出去，沒有發(fā)生干涉，只出現(xiàn)兩條條紋。
如果不理解量子的性質(zhì)就會覺得，我不看出現(xiàn)干涉條紋，我看了卻不干涉了，似乎有點“恐怖”，理解了就理所當然了，量子力學是目前人類發(fā)現(xiàn)的宇宙最底層的邏輯，它可以解釋宇宙起源，大到宇宙的構(gòu)成，小到組成宇宙最小結(jié)構(gòu)的粒子的形成。
