你可能已经在各种营销号中听过“量子力学”这个词，甚至建立了“量子力学=诈骗”的感觉。但是，在真正专攻物理的人看来，有时候一些“量子力学”的奇妙实验现象，会让人对世界的真实性产生怀疑。每当他们半夜想起这件事，都会不由自主地感到一阵寒意。
我来介绍一下量子力学中一个困扰了物理学几百年的恐怖实验——电子的双缝干涉实验。为了解释这个问题，我们不得不提到一位天才的物理学家——托马斯·杨。他设计了光的杨氏双缝干涉实验，被誉为物理学史上最美的实验之一。
早在17 ~ 18世纪，人们对光的认识一般来源于牛顿的光粒子理论，把光一个个看成粒子。当光线照射到介质的界面上时，会像球撞击桌面一样，以相同的角度(即光线的反射)反弹出去。
然而在物理领域，关于光的本质的争论(粒子论和波动论两大流派)是一场持续千年的混战。甚至可以说，人类认识光的过程，就是整个物理学史的发展轨迹(有机会我会分段写这个，整个历史不一定几天几夜就写完)。19世纪初，年轻的英国物理学家托马斯·杨设计了一个精致的实验。他用光束照射两条平行的狭缝。根据粒子理论的观点，应该只有两条垂直的亮条纹。其实显示屏上是有明暗条纹的(物理二年级的时候会学这个实验)。后来托马斯·杨发表了相关论文，用波的干涉原理完美地解释了这一现象，从而证明了光是一种波(只有波才能干涉，比如声波和水波)。此后，光的波动理论逐渐成为主流。
但是好景不长。20世纪初，物理学领域一个著名的“光电效应”使得“波动理论”再次宣告破产，甚至颠覆了整个经典物理学(后面详述)。爱因斯坦挺身而出，引入了“量子”的概念，并用“光子理论”成功解释了“光电效应”——光是一个个能量量子。与波动论和粒子论不同，光子论不仅承认光是一种波，也承认光是一种粒子。只是同一事物不同的观察角度决定了不同的性质——“波粒二象性”。与此同时，年轻的博士生德布罗意在博士论文中写道，“既然光是波粒二象性，为什么物理粒子不能工作？”。因此，德布罗意提出了著名的“物质波”概念，认为所有可见的物质(人也一样)都有其对应的波长，动量越大波长越小(只能计算出肉眼能看到的宏观物体的波长小到无法观测)。
德布罗伊
这就是我们所说的电子。毫无疑问，电子是一种物理粒子，它的定向运动就是电流。那么根据德布罗意的理论，由于质量极小，电子的动量也相应地很小，换句话说，它的波长可以大到足以被观测到。事实上，人们在近代物理实验中确实观察到了电子的波动(干涉和衍射)。
有了上面的铺垫，我们再来想想电子的双缝干涉实验。
第一步:我们从一个电子发射源连续发射电子，狭缝B和C都是开着的。屏幕上会是什么结果？
结果:不出所料，会像光的干涉一样出现电子的双缝干涉(屏幕上的电子会形成等间距的条纹，一些特定区域会聚集大量电子，而另一些区域则不会)。物理学家把这解释为电子之间不可见的波场，影响彼此的运动。
为了证明电子之间的相互作用导致了奇妙的干涉现象，物理学家进行了第二个实验——如果猜测是正确的，那么只要一次只注入一个电子，就不应该出现干涉现象。
第二步:一次只注入一个电子，进行双缝实验。
电子一个个进入仪器，随机穿过双缝。一个电子，两个电子…数百个电子。电子在屏幕上的落点看起来很乱，完全没有干涉条纹的影子。物理学家为他们理论的证实欢呼庆祝了一整夜。而醒来后的第二天，忘记关仪器的物理学家突然被惊呆了。当电子数量上升到几万个的时候，挥之不去的噩梦——干涉条纹又出现了！！！
事情变得扑朔迷离——电子与谁发生了相互作用，从而产生了干涉？是自己和自己吗？就像一个人走，面前是两扇不相连的门。你没有选择其中一个，而是把自己劈成两半，传进去两个！
实验还没有结束。1974年，意大利物理学家梅里又进行了一次电子双缝干涉实验，只不过这一次，他在狭缝处安装了高清高速摄像机，真实地观察到了电子的运动，想要打破电子一分为二这一近乎荒谬的理论。接下来的第三步实验就像是打开了潘多拉魔盒，物理学家们就因为这一点小小的好奇，触碰到了深不见底的“恐怖”。
第三步:一次只拍一个电子，在其中一个狭缝处安装摄像头，再次进行双缝实验。
让我们来猜猜，实验的结果是什么？(a)电子一分为二，形成干涉条纹；b .每个电子从任何一个门出去，最终形成干涉条纹)
答案是:都不对！
物理学家发现，装上相机后，无论发射几万还是几十万个电子，干涉条纹都消失了！只剩下两个狭缝，只有两个对应的光点嘲笑人类的无知。而且，无论谁做这个实验，在什么环境下，答案都是一样的。
电子就像一个有意识的存在。人看着它，它就乖乖地走直线，没有干涉条纹。而当人们拆下相机再次实验时，该死的干涉条纹又出现了！
不甘心的物理学家终于想挣扎了，做了最奇怪的最后一个实验。
第四步:一次只拍一个电子，在其中一个狭缝处安装摄像头。当电子穿过某一条狭缝而没有到达屏幕时，立即移开相机，再次进行双缝实验。
你认为会发生什么？
按理说，只要电子穿过狭缝，所有可能的相互作用都已经完成，在有相机的前提下，条纹不可能形成。只要电子还没有到达屏幕，迅速移开相机，应该还是没有干涉条纹的状态。
答案是:诡异的干涉条纹还是出现了！！！这说明了什么样的可怕事实？——相机的拆装，发生在电子通过狭缝没有到达屏幕之后，可以反过来影响电子的“过去”，也就是通过狭缝之前的选择！
每次想到这个实验，总觉得人类的渺小。难怪牛顿、爱因斯坦这样的大科学家晚年都是信徒。科学的尽头是什么？也许只有神仙才能看到。
