量子力學為什么神奇？

量子力學中最神奇的實驗，雙縫實驗為什么讓科學家感到不安？

雙縫實驗是量子力學中，最為神奇的實驗之一。該實驗由英國科學家托馬斯·楊在1807年提出的，證明了光波動性；到了20世紀初，量子力學的出現(xiàn)，給雙縫實驗增加了新的解釋。
光的歷史
牛頓是光學的鼻祖人物，在17世紀建立經(jīng)典力學，認為光是由許多微小粒子組成的粒子流，也就是“光的粒子學說”，該理論成功解釋了光的折射、反射等等現(xiàn)象，在后來的100多年時間里，粒子學說一直被視為光的正統(tǒng)學說。

直到1807年，英國科學家托馬斯·楊發(fā)現(xiàn)了光的雙縫干涉實驗，這一實驗證明光是波而非粒子，因為干涉是波的特征，從此，光的波動學說逐漸代替粒子學說成為正統(tǒng)。
又過了100多年，光的波動學說遇到一些無法解釋的現(xiàn)象，比如黑體輻射、光電效應等等，然后普朗克、愛因斯坦等人，再次把光的粒子學說搬上科學舞臺。

隨著量子力學的發(fā)展，科學家提出了光的波動二向性，大物理學家費恩曼曾說過：“雙縫干涉是量子力學的核心實驗，其中包含了量子力學最深刻的奧秘?！?br/>雙縫干涉
在經(jīng)典力學的波動學說中，雙縫干涉就是對光的波動解釋，并沒有神秘的地方；但是在量子力學中，雙縫干涉就沒那么容易解釋了，其中有很多地方，科學家到現(xiàn)在都沒有弄清楚。
對于該實驗，首先量子力學認為，光是由一份一份的光量子組成，每份的能量大小為E=hυ，其中h為普朗克常數(shù)，υ為光子的頻率。

一束單色光穿過狹窄的單縫后再次穿過雙縫，就會在雙縫后面的屏幕上產(chǎn)生干涉條紋；該實驗的神秘之處在于，如果我們一個一個地發(fā)射光子，也能得到干涉條紋，甚至我們把光子換成電子，甚至是分子，也能得到干涉條紋。

如果從粒子的角度看，粒子穿過單縫后，再次穿過雙縫時只有兩個選擇，應該在屏幕上得到兩條亮紋；可事實是得到了多條明暗相間的干涉條紋，說明單個粒子在該實驗中能進行自我干涉。
換句話說，單個粒子不是通過了一條縫，而是同時通過了兩條縫；你沒聽錯，是單個粒子在同一時間，同時通過了雙縫，就好似單個粒子一分為二后通過了雙縫，然后再進行干涉組成一個粒子落到屏幕上。

該實驗的神秘之處還在于，一旦我們試圖探測粒子到底穿過了哪條縫，比如在雙縫處加上探測器，那么干涉條紋會立刻消失，就好像粒子知道你對它進行觀測了一般。
實驗過程的觀察與否，居然會影響到實驗結(jié)果，這是非常令人費解的；當初愛因斯坦還對量子力學嘲笑到：難道在你不觀察時，月亮就不存在！
這個解釋讓人非常難以接受，但這正是量子力學對雙縫實驗的詮釋，無數(shù)頂尖級的物理學家，都試想過你能想到的任何可能，最后都認為這個解釋是最合理的。

該實驗經(jīng)過延伸，還引出薛定諤的貓、量子延遲選擇實驗等等；比如在薛定諤的貓中，貓死與貓活，對應的就是雙縫干涉實驗中的兩條縫，兩個實驗本質(zhì)上是一樣的，如果解決了雙縫干涉實驗，也就解決了那只半死不活的貓。