​双缝干涉实验到底“恐怖”在哪里，量子力学跟它又有什么关系？

双缝干涉实验到底“恐怖”在哪里，量子力学跟它又有什么关系？

来源：科技眼

双缝实验被誉为“恐怖”的试验，因为它揭示了微观世界的本质，如叠加态和观察者效应等。这些现象与我们的直觉相悖，让人不寒而栗。有人认为这个实验暗示了平行宇宙的存在。那么，这究竟是怎样的实验呢？为什么会与平行宇宙有关？

在19至20世纪初，物理学家们争论的焦点是光的本质——是粒子还是波？牛顿认为，光以直线传播并能反射，因而应该是粒子。凭借他在物理学界的权威，支持粒子说的观点主导了18世纪。然而，不乏反对的声音。

早在17世纪，胡克和惠更斯相继提出了光波动理论。他们主张光是一种波，通过光与光之间的干涉可以证明。对于光是粒子还是波的争论，波动派和粒子派各自发展出了符合其观点的理论，互不相让。

直到19世纪初，英国物理学家托马斯·杨设计了“杨氏干涉实验”。假如光是粒子，经过两道狭缝后应只出现两条亮带；而如果光是波动，则会形成干涉条纹。实验结果支持了光波动说，令波动派大获全胜，并证明“权威不等于真理”的道理。这个结果易于理解，类似于水波相互干涉。然而，实验的升级版本——量子力学中的单粒子双缝干涉实验，却让这一现象更显神秘。

在升级版实验中，通过逐个发射光子，物理学家希望观察其行为。他们预计屏幕上应出现两条平行亮带，但最终显示的还是斑马线。这引发疑问：单个光子如何形成干涉？难道一个光子可以同时从两道缝隙中通过并与自身干涉吗？

带着这些疑问，物理学家们进行了更深入的实验。这次，他们在狭缝前安装了高速摄影机以确定光子的路径。结果发现，光子在有人观察时表现为粒子，屏幕上出现两条杠；无人观察时则表现为波动，形成斑马线。这似乎表明光子的行为是受观察影响的。

实验发展到这里，光究竟是波还是粒子已显得不重要，它的性质依赖于是否被观察。这就是双缝实验的“恐惧之处”。为了解释这个现象，科学家们提出了哥本哈根诠释。根据该解释，量子测量会改变量子系统的状态，导致光子在被观察时呈现粒子特征，不观察时呈现波动特征。量子叠加意味着光子可以同时存在于不同态之间。这种观点并未被所有人接受，爱因斯坦便是反对者之一，因为他认为真实世界是客观存在的，无关是否被观察。