为什么双缝实验会让人感到毛骨悚然？人类的观察会改变过去

发布者：鼓捣么宁 2023-5-18 15:34

浩瀚宇宙诞生以来，出现了无数科学奥秘，而要揭开这些科学奥秘，需要我们在科学的道路上不断发现和前进。

科学理论是科学世界的核心，每一个科学理论想要被证明都需要科学实验。只有通过科学实验才能证明的科学理论才是真正的理论。在没有被实验证明之前，一个科学理论只能是一个猜想理论。

科学家在科学道路上探索研究，发现世界分为宏观和微观。宏观的背后是微观，而微观的背后也是宏观，二者息息相关。早在1900年，普朗克在研究“黑体辐射”问题时就提出了“量子”的概念，从此量子力学问世。

量子力学是与相对论并列的影响人类思维的一大基础理论。可能很多人都懂量子力学，但不知道什么是量子。事实上，量子的本质是物理量的最小单位。它不是现实世界中的一个粒子，而是一个物理概念。

一切都可以量子化，从我们能看到的宏观物体到我们看不到的概念，比如时间。所以量子力学的本质是探索微观世界中粒子运动的规律，而要了解粒子运动的规律，我们也会了解微观世界，这样从微观到宏观，我们才能更好的了解宏观世界。

我们前面说过，世界是由宏观和微观组成的，宏观的东西是由微观的粒子组成的，所以理论上，宏观世界的运动规律应该和微观世界的粒子是一样的。但随着研究的深入，科学家惊讶地发现，微观世界中粒子的运动规律与我们熟悉的经典力学完全不同，甚至有些现象并不违背常识，颠覆我们的认知，比如量子纠缠理论、量子叠加态。

在学习量子力学的道路上，也有很多实验，其中一个是我们每个人都很熟悉的，就是高中做的双缝实验。我相信我的朋友们对双缝实验并不陌生。高中的时候，物理老师给我们做了一个实验，很简单。

双缝实验的目的是证明光的本质。光子通过双缝后，留下的不仅是粒子形状，还有波的形成。这说明光有两个特性:粒子和波。这种现象叫做光的波粒二象性。

不仅光有粒子和波两种形式，其他所有微观粒子也有波粒二象性。后来科学家修改了实验方法，用更先进的电子设备进行实验，使一次只有一个电子发射通过一个间隙，最后屏幕上仍然出现干涉条纹。

这说明电子通过间隙时，同时以粒子和波的形式出现。粒子的内在性质已经被许多实验所证实，它们同时具有两个特征。但是，为了研究更深层次的奥秘，我们需要更仔细地研究粒子的运动过程，所以科学家们在两个间隙前安装了探测器，试图用相机观察并留下粒子穿过间隙的图像。

在科学家看来，只要在缺口前安装一个探测器，就可以观察到电子是如何从粒子态变成波的。有了详细的观测数据，或许真的可以揭开粒子世界的奥秘，让量子力学出现质的提升。

愿望是好的，结果却让人毛骨悚然。电子发射时，在通过间隙的过程中完全以粒子的状态运动，后面的屏幕上没有留下干涉条纹。海浪的特点在哪里？

当科学家拿走探测器时，电子的干涉条纹又出现了。探测器前后，电子的性能完全不同，这让科学家们感到十分不解。这是怎么回事？电子学有没有意识？不想让人类去观察它们，去发现它们背后的奥秘？

我们观察的时候，电子只是粒子状的，没有观察者的时候，电子是波浪形的。这种不可思议的现象让科学家们大吃一惊，当实验结果公布后，在科学界引起了巨大的轰动。1979年，约翰·惠勒针对这一现象提出了著名的思想实验“延迟实验”。

当电子以波的状态通过两个间隙时，我们瞬间打开探测器，就会发现电子的状态立刻发生变化，只剩下粒子的状态，波的状态消失了。这个实验告诉我们，人类的观察可以“延迟”电子决策。

电子通过双缝的事实过去也发生过，但是人类的观察可以改变过去。“延迟实验”的提出震惊了整个学术界。如果这一切都是真的，那么我们需要重新理解我们现在所处的世界和宇宙。也许我们看到的不是真实的世界。因为人类的观察，世界的本质未必真的出现。我们看到的只是世界的一部分，背后隐藏着另一个真相。

也许是人类的观察让我们看到了宏观世界和微观世界的巨大差异，从而导致了颠覆我们认知的量子力学现象。但如果不去观察，就无法真正探索世界的奥秘，让人心疼。也许随着人类科技的不断进步，我们可以有更先进的方法跳过人类的观察作用，让人类以第三者的角色躲在幕后，这样才有可能真正揭开粒子世界的奥秘，发现这个世界的本质。

物理宇宙 2019未来科学大奖相对论马克斯·普朗克体育

上一篇：祖父悖论：如果时间旅行是可行的，为何没有来自未来的观光者？

下一篇：两束方向相反的光，对其中一束光，另一束光的速度是二倍光速吗？