光是粒子還是波？

這個問題在物理學界充滿了爭議，持續(xù)了幾百年的爭議。在物理學家眼里，波就是波，粒子就是粒子，兩者截然不同。一個物體怎么可能既是粒子也是波呢？這說不通，而且也非常違背我們的日常生活認知。

為了驗證光到底是粒子還是波，物理學家們做了很多實驗，其中一個非常著名的實驗就是雙縫干涉實驗，相信大家都聽說過。

實驗并不復雜，也很好理解。兩條狹縫，一個光源可以發(fā)射光子。

一開始的實驗并不是兩條狹縫，而是一條狹縫，把光源打開照射狹縫，狹縫后面的屏幕上看到的是單個條紋，中間明亮，越往外越暗。這說明光是波，通過單條狹縫時，發(fā)生了衍射。

接下來物理學家用雙狹縫做了同樣的實驗，屏幕上出現(xiàn)了多條干涉條紋。這樣的結(jié)果也比較容易理解。光在通過雙縫后發(fā)生了關涉，就像水波那樣有波峰波谷。

截至目前一切看起來沒有什么問題，光就是波。

但“粒子派”物理學家非常不服氣，接下來他們做了改良版的雙縫干涉實驗，讓單個光子一個個通過雙縫（不要糾結(jié)物理學家怎么做到的，相信他們的異于常人的大腦和思維）。

一個光子就像一個球那樣。在現(xiàn)實生活中很容易想象到會出現(xiàn)什么結(jié)果。如果我們向雙縫不停地發(fā)射玻璃球，最終屏幕上會呈現(xiàn)兩條明顯的痕跡，這很符合我們的日常生活認知。

但是實驗結(jié)果讓所有人都大吃一驚。物理學家向兩條狹縫一個一個發(fā)射光子，屏幕上呈現(xiàn)的并不是兩條明亮的條紋，而是多條明暗相間的條紋。很明顯，光子在通過雙縫后發(fā)生了干涉，形成了干涉條紋！

這樣的實驗結(jié)果很不符合通常的邏輯。要想產(chǎn)生干涉條紋，意味著光子必須同時通過兩條狹縫。但事實上科學家是一個一個發(fā)射的光子，理論上不可能同時通過兩條狹縫！

物理學界一下炸開了鍋，如此詭異的現(xiàn)象讓所有人都沒有想到。物理學家做實驗的目的本來是為了驗證光到底是粒子還是波，沒想到最后給物理學家出了更大的難題。結(jié)果就是“光是粒子還是波”已經(jīng)變得不再重要了，物理學家必須趕緊解釋實驗結(jié)果！

光子到底是如何同時通過兩條狹縫的？

要想弄清楚答案，其實也不難，在狹縫旁邊安裝攝像頭直接觀測不就行了嗎？我們都能想到，物理學家當然不會想不到，他們真的這樣做了！

不過實驗的對象由原來的光子換成了電子。理由很簡單，電子有質(zhì)量，還有電荷，更容易觀測，而光子很難觀測，畢竟我們需要有光反射到眼睛里才能看到。如果實驗的光子直接反射到我們眼睛里，實驗也失去了意義，而想讓實驗的光子反射外界光子也很難做到。

結(jié)果一波未平一波又起，物理學家確實看到了電子是從哪條縫通過的，但沒想到他們的觀測竟然會影響最終的結(jié)果。

屏幕上多條明暗相間的條紋竟然神奇地消失了，變成了兩條明亮的條紋！

也就是說，在沒有觀測之前，電子能同時通過兩條狹縫。而一旦實施了觀測，電子就乖乖地“排隊”，一個一個有序地通過狹縫，就像玻璃小球那樣。

物理學家們真的要瘋了！但恐怖的事實還在上演，接下來的實驗真的讓物理學家們?yōu)橹l(fā)狂！

不得不承認物理學家們聰慧的大腦：既然觀測可能會影響電子通過雙縫時的狀態(tài)，我們在電子通過雙縫還沒有達到屏幕之前觀測總沒問題了吧？

于是實驗又開始了，物理學家們在雙縫后面安裝了攝像頭，想看看電子到底是如何通過雙縫的。

詭異的事情又上演了。電子就好像能“讀懂”物理學家們的思想一樣，當攝像頭打開觀測時，電子“乖乖地”變成了“玻璃球”，屏幕上呈現(xiàn)兩條條紋。而一旦關閉攝像頭，屏幕上再次呈現(xiàn)多條明暗相間的干涉條紋。

這個實驗就是延遲實驗。實驗結(jié)果明顯違背現(xiàn)實世界的因果律，因為電子通過雙縫后狀態(tài)已經(jīng)確定下來，是粒子特性還是波的特性沒法改變。但實驗結(jié)果表明，人們的觀測似乎改變了電子通過雙縫時的狀態(tài)。

要知道，是人們的觀測在后，電子通過雙縫在前！也就是說，后發(fā)生的事情影響了之前已經(jīng)發(fā)生的事情，結(jié)果可以影響原因！這太瘋狂了！往大了說：我們可以改變歷史！

愛因斯坦堅信自己的信仰：因果律不可能被打破。而以波爾為代表的“哥本哈根學派”開始“洋洋自得”：看到實驗結(jié)果了吧，一切都是不確定性決定的，在電子沒有被觀測時，一直處于疊加態(tài)，不可能準確描述電子的狀態(tài)。一旦實施觀測，電子的狀態(tài)就確定了，這就是所謂的“坍縮”！

波爾接著解釋到：在量子世界，沒有所謂的因果律，只有互補原理。原因和結(jié)果并不是我們傳統(tǒng)認為的因果關系，兩者是互補關系，可以互相影響，形成互補關系。

波爾的解釋確認讓人摸不著頭腦：將來的事情可以影響到現(xiàn)在和過去。這句話如果不是出自著名物理學家波爾的口中，如果不是有真實的實驗來證明，你是不是會認為說這話的人瘋掉了？

難怪物理學家費曼會說：沒有誰能真正懂得量子力學。他說這話的深層含義其實是我們不能用現(xiàn)實世界的日常認知去理解量子世界。

但畢竟微觀世界與宏觀世界并沒有明顯的分界線，我們本身也是由微觀粒子組成的。如果像電子這樣的微觀粒子擁有波的特定，位置和速度都不確定，可以隨時出現(xiàn)在原子核周圍任何地方，那么理論上我們?nèi)祟愐矐撚羞@種特性。

而德布羅意提出的“物質(zhì)波”概念確實提到了這點，他指出“萬物皆波”，萬物都有波動性，而且可以結(jié)算出波長，公式為：

λ就是物體的波長，h普朗克常數(shù)，m物體質(zhì)量，v物體速度。質(zhì)量越大，波長越小。我們在宏觀世界看到的物體波長實在太小了，所以一般都會表現(xiàn)出粒子特性，而不是波動性。

但純理論上分析，仍有那么非常非常微小的概率，你也可以同時通過兩條狹縫，你可以同時出現(xiàn)在兩個不同的地方，比如此刻的你正在讀這篇文章，同時你也有可能在月球上或其他任何地方。

看到這里，是不是徹底瘋了？