电子双缝干涉实验为何让科学家们感到懵逼？你看了也懵逼！

长久以来，电子双缝干涉实验一直是我在科普工作中的亮点，因为它触及了量子力学的核心要义：波粒二象性，或者说不确定性原理。

实验细节在此就不赘述了，简言之，根据实验数据，科学家们推断微观粒子同时具备波动性和粒子性，简单来说就是在未观测时，粒子展现出波动性；而观测的瞬间，粒子性便显现出来。

有些朋友甚至简单地将波粒二象性概括为“粒子也是波”。然而，这样的论断似乎并不站得住脚，它让人觉得别扭，仿佛在说“某只动物既是猫也是狗”，这显然难以成立。

在物理学家的认知里，粒子就是粒子，波就是波，二者的性质截然不同。但与水波、声波等不同，光波无需媒介存在，单个光子的行为更接近经典粒子，而多个光子聚集则呈现出波动性。

关于光子的双缝干涉实验，此处不再赘述，我们本来就容易接受光作为一种波的本质，而光本质上就是电磁波。现在，让我们着重探讨一下电子。

传统观念中，电子是实心的粒子，如同玻璃球般实在。然而，科学家们进行电子双缝实验时却有了不同的发现。

按照传统观点，电子穿过挡板的狭缝时，只应通过其中一个——非左即右，二选一如此简单。

但现实却出人意料，让科学家们颇为震惊。即便是单个电子，接收屏上也会显现出干涉条纹。

干涉通常是波的特性，那么单个电子若要产生干涉现象，唯一的解释就是同时穿过两条缝隙，并与自身发生干涉。

这似乎难以置信。单个电子怎么可能同时通过两条缝隙？难道电子能分身？若真如此，这已非魔术可言，简直就是“魔法”。

以玻尔为首的哥本哈根学派给出了解释：问题本身并非问题，电子确实同时通过了两条缝隙，因为其具有不确定性，运动轨迹无法确定，只能用概率来描述。换句话说，电子可以同时存在于所有可能的概率位置上。

这不正是波的特性吗？实际上，正如我之前在科普文章中反复强调的，电子本质上就是波，除此之外无他，根本不存在所谓的粒子。在量子力学中，实际上并没有所谓的“粒子”概念，粒子性只是波在特殊条件下的表现。

这种特殊条件就是观测。观测使得电子的波函数发生坍缩，从而展现出粒子性。我们通过观测虽然获得了电子的确定位置，但对于电子如何从各处到达这一位置、途径如何，我们一无所知。

换言之，我们仅通过实验观测到了这样的过程和结果，波粒二象性、波函数坍缩等概念不过是科学家们根据实验结果提出的假设，用以诠释实验现象。

当然，玻尔的哥本哈根解释引起了诸多质疑，包括爱因斯坦和薛定谔在内的物理学界泰斗坚决反对不确定性的提法，认为世界无论如何都是可描述、可预测的。

然而，后续多次实验结果都证明了电子的行为的确与“不确定性”相符。玻尔甚至提出了更为惊人的观点：在我看来，不存在所谓的因果关系，只有“互补原理”。原因与结果不是先后关系，而是互补关系。就像你我既是演员也是观众，观测者与被观测者互相影响，形成互补。原因可影响结果，结果亦影响原因。

玻尔的这番“异端邪说”让爱因斯坦等人无法忍受，他们开始与玻尔展开了多年的论战，直至爱因斯坦逝世，争论也未有定论。

尽管如此，电子双缝干涉实验无疑给传统的宇宙观和世界观带来了巨大的冲击。物理学家们不断改进实验后发现，尽管哥本哈根学派提出的不确定性、波粒二象性和互补原理看似不可思议，但它们确实能有效地解释电子双缝干涉实验的现象。

尤其是惠勒延迟选择实验，让科学家们感到了一种前所未有的恐惧，为何如此？

因为这个实验彻底颠覆了我们的认知。在传统思维中，因果关系或因果律是根深蒂固的，任何事情的发生必须先有原因，后有结果，原因决定结果，结果不能反过来影响原因。

然而，延迟选择实验打破了这一固有认知。如前所述科普中所分析的，如果我们改变了某事的结果，可能会影响已经发生的过程。

换言之，现在的选择可以影响过去，因果律彻底崩溃！

物理学家们因此感叹：没有人真正理解量子力学，如果你认为自己懂了量子力学，恰恰说明你还未触及量子力学的基石！

换个角度思考，量子世界的“奇异”只是从宏观世界看的结果。为什么我们非要将因果律套用到量子世界呢？没有任何自然法则规定因果律必须普适，对吗？所谓的因果律，或许不过是我们的幻觉。

如果我们生于量子世界，就不会觉得量子现象诡异，反而会觉得宏观世界的现象才真正奇怪！