什么是双缝实验

这是一个思想实验，回答你的这个问题是今天最后一个了问题了，该下班了——

研究波动光学时，说道杨氏双缝干涉，光在通过两条距离很近的狭缝时发生了干涉，在屏幕上留下干涉条纹；

现在研究电子，如果我们打着灯看电子在双缝处干了什么，我们会发现，闪光处标志电子出现的点点亮光并没有和溜过来的沙子一样有很大的不同，换句话说，他们没有干涉；

但如果我们关掉光源，并且找一个可以被电子曝光的底片，就会发现，在底片上有很多的点，很少的点的情况下，分布看似没有规律，但如果继续长时间曝光，越来越有规律，我们在盖革计数器的装置里通过耳机听到一声声的滴答滴答，着每个滴答都是一个电子，底片上所有的点综合来看，好像是光的干涉条纹一样分布着，这就是说，电子式以整棵整棵的到达，但却发生了干涉，电子同时具有波粒二象性；

关于双缝干涉实验，我们可以从光的粒子论和波浪论两种理论的争论说起。牛顿是人类历史上最伟大的科学家之一。他不仅发现了光的色散，而且还提出了光团理论，认为光是由一个一个的小颗粒组成的。同时，惠更斯认为光是一种波。1807年，托马斯-杨通过双缝试验发现了光的干涉现象，证明了光是一种波而不是一种粒子。光的波浪理论成为正统，而光的粒子理论则逐渐衰落。

如果光是由粒子构成的，这些粒子在通过双缝后只会在屏幕上形成两条亮线。科学家们通过逐一释放光子，将它们逐一推过狭缝，它们实际上形成了干涉条纹。一个光子能够与自己发生干涉，它似乎能够一分为二并同时通过两个缝隙，这一事实实在令人匪夷所思。可以看出，单个光子也有波动性。科学家们在双缝实验中把光子换成了电子，得到了干涉条纹。说到烧脑、反直觉和伤脑筋，没有其他学科能比得上量子力学。如果你把科学人最喜欢的大学比作霍格沃茨，唯一能接近量子力学的就是黑魔法。

然而，使量子理论如此神秘的原因，并不是物理学家在神秘化它。在其初创时期，量子理论是一门无害的科学，致力于研究电子和光子等小玩意。而 "量子 "这个现在看来很凶猛的名字，原意是指微观世界中 "一块 "不连续的能量。这一切，都来自物理学中的一个超自然事件。

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因为双缝实验的结果完全超出了人们平时的认知。双缝实验的结果使人们或多或少的对这个世界的真实性产生了怀疑。如果我们没有观测的时候，那些除了我们自己可以观测到的人和事以外，其他的很多人和事会不会都是以波函数形式存在。

当我们观测到某个人的时候，这个人就变得真实了，他（她）的过去、现在也就被确定了，而当我们不再观测这个人，那么他（她）是不是又回到了波函数的形式呢。

简单的讲，有一对处于量子纠缠态光子A和B，一个研究人员将光子B用来实验，另一个研究人员却“偷偷的”通过光子A来观测光子B的状态。由于量子纠缠的超距作用，研究人员就可以神不知、鬼不觉的观测用于实验的光子。

看到在这里，我们不得不佩服相关研究人员的脑洞，居然能想出这样的方法。然而事实上，这个实验的结果仍然和以前的相同：当有观测者的时候，根本就不会出现干涉条纹，而没有观测者的时候，干涉条纹又诡异的出现。

双缝实验的结果都是一样，即微观粒子就像是一个个有思想的、无所不知的精灵，当没有观测者的时候，它们是一个个波函数，而当它们知道有人在观测它的时候，它们马上就只表现出粒子性，从不例外。

参考资料来源：百度百科-双缝实验

双缝实验 让我们考虑这一“原型的”量子力学实验。一束电子或光或其他种类的“粒子--波”通过双窄缝射到后面的屏幕去。为了确定起见，我们用光做实验。按照通常的命名法，光量子称为“光子”。光作为粒子（亦即光子）的呈现最清楚地发生在屏幕上。光以分立的定域性的能量单位到达那里，这能量按照普郎克公式E=hv恒定地和频率相关。从未接收过“半个”（或任何部分，光子的能量。光接收是以光子单位的完全有或完全没有的现象。只有整数个光子才被观察到。 然而，光子通过缝隙时似乎产生了类波动的行为。先假定只有一条缝是开的（另一条缝被堵住）。光通过该缝后就被散开来，这是被称作光衍射的波动传播的一个特征。但是，这些对于粒子的图像仍是成立的。可以想象缝隙的边缘附近的某种影响使光子随机地偏折到两边去。当相当强的光也就是大量的光子通过缝隙时，屏幕上的照度显得非常均匀。但是如果降低光强度，则人们可断定，其亮度分布的确是由单独的斑点组成--和粒子图像相一致--是单独的光子打到屏幕上。亮度光滑的表观是由于大量的光子参与的统计效应。（为了比较起见，一个60瓦的电灯泡每一秒钟大约发射出100000000000000000000个光子！）光子在通过狭缝时的确被随机地弯折--弯折角不同则概率不同，就这样地得到了所观察到的亮度分布。 然而，当我们打开另一条缝隙时就出现了粒子图像的关键问题！假设光是来自于一个**的钠灯，这样它基本上具有纯粹的非混合的颜色--用技术上的术语称为单色的，也即具有确定的波长或频率。在粒子图像中，这表明所有光子具有同样的能量。此处波长约为5×10-7米。假定缝隙的宽度约为0001毫米，而且两缝相距015毫米左右，屏幕大概在一米那么远。在相当强的光源照射下，我们仍然得到了规则的亮度模式。但是现在我们在屏幕中心附近可看到大约三毫米宽的称为干涉模式的条纹的波动形状。我们也许会期望第二个缝隙的打开会简单地把屏幕的光强加倍。如果我们考虑总的照度，这是对的。但是现在强度的模式的细节和单缝时完全不同。屏幕上的一些点--也就是模式在该处最亮处--照度为以前的四倍，而不仅仅是二倍。在另外的一些点--也就是模式在该处最暗处--光强为零。强度为零的点给粒子图像带来了最大的困惑。这些点是只有一条缝打开时粒子非常乐意来的地方。现在我们打开了另一条缝，忽然发现不知怎么搞的光子被防止跑到那里去。我们让光子通过另一条途径时，怎么会在实际上变成它在任何一条途径都通不过呢？ 在光子的情形下，如果我们取它的波长作为其“尺度”的度量，则第二条缝离开第一条缝大约有300倍“光子尺度”那么远（每一条缝大约有两个波长宽），这样当光子通过一条缝时，它怎么会知道另一条缝是否被打开呢？事实上，对于“对消”或者“加强”现象的发生，两条缝之间的距离在原则上没有受到什么限制。 当光通过缝隙时，它似乎像波动而不像粒子那样行为！这种抵消--对消干涉--是波动的一个众所周知的性质。如来两条路径的每一条分别都可让光通过，而现在两条同时都开放，则它们完全可能会相互抵消。我解释了何以致此。如果从一条缝隙来的一部分光和从另一条缝隙来的“同相”（也就是两个部分波的波峰同时发生，波谷也同时发生），则它们将互相加强。但是如果它们刚好“反相”（也就是一个部分波的波峰重叠到另一部分的波谷上），则它们将互相抵消。在双缝实验中，只要屏幕上到两缝隙的距离之差为波长的整数倍的地方，则波峰和波峰则分别在一起发生，因而是亮的。如果距离差刚好是这些值的中间，则波峰就重叠到波谷上去，该处就是暗的。关于通常宏观的经典波动同时以这种方式通过两个缝隙没有任何困惑之处。波动毕竟只是某种媒质（场）或者某种包含有无数很小点状粒子的物体的一种“扰动”。扰动可以一部分通过一条缝隙，另一部分通过另一条缝隙。但是这里的情况非常不同；每一个单独光子自身是完整的波动！在某种意义上讲，每个粒子一下通过两条缝隙并且和自身干涉！人们可将光强降得足够低使得保证任一时刻不会有多于一个光子通过缝隙的附近。对消干涉现象，因之使得两个不同途径的光子互相抵消其实现的可能性，是加在单独光子之上的某种东西。如果两个途径之中只有一个开放，则光子就通过那个途径。但是如果两者都开放，则两种可能性奇迹般地互相抵消，而发现光子不能通过任一条缝隙！ 读者应该深入思考一下这一个非同寻常事实的重要性。光的确不是有时像粒子有时像波那样行为。每一个单独粒子自身完全地以类波动方式行为；一个粒子可得到的不同选择的可能性有时会完全相互抵消！ 光子是否在实际上分成了两半并各自穿过一条缝隙呢？大多数物理学对这样的描述事物的方式持否定态度。他们坚持说，两条途径为粒子开放时，它们都对最后的效应有贡献。它们只是二中择一的途径，不应该认为粒子为了通过缝隙而被分成两半。我们可以考虑修正一下实验，把一个粒子探测器放在其中的一条缝隙，用来支持粒子不能分成两部分再分别通过两缝隙的观点。由于用它观测时，光子或任何其他种类的粒子总是作为单独整体而不是整体的一部分而出现，我们的探测器不是探测到整个光子，就是根本什么也没探测到。然而，当把探测器放在其中的一条缝隙处，使得观察者能说出光子是从哪一条缝隙通过时，屏幕上的波浪状的干涉花样就消失了。为了使干涉发生，显然必须对粒子“实际上”通过那一条缝隙“缺乏知识”。 为了得到干涉，两个不同选择都必须有贡献，有时“相加”--正如人们预料的那样相互加强到两倍--有时“相减”--这样两者会神秘地相互“抵消”掉。事实上，按照量子力学的规则，所发生的事比这些还更神秘！两种选择的确可以相加（屏幕上最亮的点），两者也的确可以相减（暗点）；但它们实际上也会以另外奇怪的组合形式结合在一起，例如 “选择A”加上i乘以“选择B”， 事实上任何复数都能在“不同选择的组合”中起作用！ 读者可能会记得在第三章时我的复数对于“量子力学的结构是绝对基本的”警告。这些数绝不仅仅是数学的精巧。它们通过令人信服的、使人意外的实验事实来迫使物理学家注意。我们必须接受复数权重才能理解量子力学。现在我们接着考虑它的推论。 别人的答案，希望对您有帮助。

首先我们要知道什么叫做双缝干涉实验，其实对于我们工科的学生来说，这个实验并不陌生。在大学的时候，很多专业都要进行这样一个物理实验。首先什么叫双缝干涉实验，它指的是平行的单色光，投射到一个有两条狭缝的一个挡板上，这两条狭缝之间的距离非常相近的，平行光的光波同时传到狭缝中成了两个振动情况总是相同的波源，这个波源称之为相干波源，它们发出的光在档板后面的空间相互叠加的一个现象。其实双缝干涉实验它主要是验证了光的波粒二重性也就是我们所说的波动性和粒子性的一个典型的实验。

那么我们为什么说这个实验是非常恐怖的呢？其实就是因为在刚开始进行这个实验的时候，有一个科学家就在思考，他说如果他把光子一个一个的发射出去，而不是一次性的撒出去的话，那么这些光子会不会不会有相互的影响，但是很快这个结果是让他感到震惊的，因为发现无论你是一个一个的发射还是一起发射它的干涉图样还是同样的出现，而且没有一个人能解释这个不可思议的一个现象。

但是还有一个更加恐怖的就是有一个叫梅里的科学家说，他想装个摄像机记录下粒子的运动轨迹，但是出乎意料的是，在他加了这个摄像机之后，这些粒子就不动了，它们立刻停止了表演，就好像知道他装了摄像机一样。感觉这些光子似乎有思想一样。这一现象让所有的人都毛骨悚然，让他们感到震惊。

而且一直到现在都没有人能够给出一个明确的一个解释，解释这个现象是怎么发生的。而且这个实验也曾经登顶过21世纪初科学界评选的，令人头皮发麻的十大实验之首。由此可以得知，这个实验是多么的令人感到震惊和奇怪的。

双缝干涉实验证实了光具有波动性。

平行的单色光投射到一个有两条狭缝的挡板上，狭缝相距很近，平行光的光波会同时传到狭缝，它们就成了两个振动情况总是相同的波源称为相干波源，它们发出的光在档板后面的空间相互叠加，就发生了干涉现象。

双缝实验

在量子力学里，双缝实验（double-slit experiment）是一种演示光子或电子等等微观物体的波动性与粒子性的实验。双缝实验是一种“双路径实验”。在这种更广义的实验里，微观物体可以同时通过两条路径或通过其中任意一条路径，从初始点抵达最终点。

这两条路径的程差促使描述微观物体物理行为的量子态发生相移，因此产生干涉现象。另一种常见的双路径实验是马赫-曾德尔干涉仪实验。光束是由经典粒子组成，将光束照射于一条狭缝，通过狭缝后，冲击于探测屏，则在探射屏应该会观察到对应于狭缝尺寸与形状的图样。

可是，假设实际进行这单缝实验，探测屏会显示出衍射图样，光束会被展开，狭缝越狭窄，则展开角度越大。在探测屏会显示出，在中央区域有一块比较明亮的光带，旁边衬托著两块比较暗淡的光带。

百度百科——双缝实验

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