人类对自然世界和宇宙特征和发展趋势的认知，是基于一个个科学观测和实验，然后总结归纳其中存在的规律，继而提出相应理论或者假设的系统性过程。自从人类意识到光的存在之后，对于光到底是什么这个问题，一直以来都是不同学派科学家和科学工作进孜孜以求的焦点，推动着物理大厦的“层层加码”，也不断夯实着大厦的根基。不过，在探索这个问题时，科学家们遇到了一个很难完美解释的问题，那就是光的双缝干涉实验所展现出来的“矛盾”，并且通过这个矛盾，直接推动了量子力学的发展。
双缝干涉实验
在牛顿开创了力学世界广阔天地的同时，他也对光到底是什么进行了深入研究和探索，最有名的莫过于三棱镜和牛顿望远镜的发明，并且提出光和其它运动的物质一样，是由粒子构成，在运动过程中，会因介质的不同而发生折射和反射。
1801年，托马斯-扬为了探明光的运动特征，实施了一个非常著名的实验，即双缝干涉实验，实验的过程非常简单，就是将一个光速射向一个遮挡物，在这个遮挡物上事先开两个相近的条形缺口，以便于光线能够穿透过去。在遮挡物的后面，再放置一个光屏，用以观察光线穿透遮挡物后的表现形式。
按照牛顿对于光是粒子性的论断，那么光线在穿过两个竖条空隙之后，理所应当地应该在光屏上留下两个光条纹。然后，实验的结果并非如此，光屏上呈现的是多条平行的竖纹。之所以出现这种状况，托马斯-扬解释说，光在传输的过程中，是以波的形式进行的，就像水面的水波纹一样，不同的波在相遇时会发生干涉现象。光线在穿过两个孔隙后，会形成两条光波，然后在继续传播的过程中，两条光波彼此发生干涉，于是在光屏上呈现出了明暗相间的条纹。
双缝干涉实验从某种意义上，证实了光既具有粒子性，也具有波动性，从而奠定了光的波粒二象性特征。
双缝实验的升级版
随着光电效应和黑体辐射的发现，很多科学家觉察到光线所具有的能量，是光与原子之间以粒子的形式交换能量的体现，而这种交换则是间断进行的。于是一些科学家利用特殊的仪器，将以粒子流的形式发射出去，来重新观察双缝实验的结果（实际操作中是以电子来代替光子）。
实验结果显示，当一系列电子通过仪器连续发射出去之后，在显示屏上就会出现众多粒子图案，电子的数量越多，从远处观察显示屏上就越能体现出干涉条纹的模样。有科学家解释是大量的电子在传输过程中，会发生相互碰撞和挤压的过程，于是就形成了类似波纹的干涉现象。
为了再深入一步阐释这个问题，科学家又做了“终极实验”，那就是一次只发射一个电子。按理说一个电子只能穿透遮挡物中的一个缝隙，并只能在显示屏上留下一条斑点。殊料，最终的观测结果是，即使是一次只发射一个电子，在显示屏上显示的也有若干条纹，这表明了一个电子也能通过缝隙形成干涉条纹。
这个结果让所有的科学家都大吃一惊，一个电子穿过缝隙，它和谁进行的干涉呢？
事实其实还远不止如此“怪异”
科学家们为了弄清这一问题，选择使用高效的光电探测器，想以此来观察电子在穿越缝隙中的运动情况，结果更让科学家们大惊失色。
最终的结果是，当光电探测器打开时，也就是人们对电子进行观察，那么在最后的显示屏上只显示出两个条纹。而只要探测器关闭，则最后在显示屏上就会出现多个干涉条纹。这似乎在说明，电子能够“感受”到人们是否在观测它。爱因斯坦针对这样奇怪的结果，也表示非常地不解，认为这是不可思议且无法解释的，肯定存在我们还没有掌握的理论体系，“上帝是不会掷骰子的”。
量子力学对双缝干涉实验的解释
量子力学是建立在对微观世界物质运动规律探索的基础上，由于经典力学不能完美解释微观物质的运动规律所发展起来的一门理论，其核心内容为薛定谔方程，这个方程理解起来比较困难，表达式为：
其中E为微观粒子的总能量，V为粒子的总势能，通过这个方程，我们可以得出它的解（描述粒子运动途径的量）为：
通过这个解，我们可以看出，决定粒子运动途径的量，即在特定的时间点t下，我们判断不出这个粒子所处的精确空间位置（x,y,z），而是一个关于（x,y,z）的函数，说明微观粒子在特定时间点上的位置，是所有可能出现空间位置的一个集合。在薛定谔方程的基础上，科学家又推导出来不确定性原理，也就是对于微观粒子来说，它的位置和动量是一对“矛盾体”，即如果对其位置的了解越精确，那么其动量就越测不准，反过来如果对其拥有的动量了解地越具体，那么其位置就越无法捉摸。不确定性原理成为量子力学描述微观粒子运动最重要的规律之一。
基于薛定谔方程，许多科学家不断丰富着量子力学的理论体系，进一步对量子力学进行系统性阐述，形成了诸如波函数的坍缩、量子纠缠、多重宇宙空间等等一系列的推测性论断。
我们最后再聚焦一下双缝实验，根据量子力学的相关解释，之所以单个电子在人们观察与否的不同条件下，会产生不同的显示结果，主要原因就在于人眼或者仪器的观察，决定了作为具有“波粒二象性”性质的光线（电子），是否发生“坍缩”。也就是说，一旦电子被观察，则原本以波的形式传播的状态，瞬间就会坍缩为粒子模式，单独的粒子是无法产生干涉条纹的，所以看到的只是两条竖线。如果不观察的话，那么则继续以波的形式传播，这时候就会产生干涉条纹。
现有理论和诸多实验证明，物理学家玻尔所提出的关于双缝实验原因，即电子处于叠加状态，一旦被观察则会坍缩成粒子态的论断是正确的。在微观世界，所有的量子状态，无论是从波函数还是其它数学表达上看，这种状态都是带有不确定性的，是一种概率上的表达而已。
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