要说世界上伟大的科学家，爱因斯坦必定名列其中。可以说，在物理学上他算是站在了全人类的最顶端。但是有一个实验，却让爱因斯坦百思不得其解，甚至质疑这个世界的真实性。

被称作“双缝干涉实验”的这个实验有多可怕？它到底如何颠覆了世界的物理学？

爱因斯坦

前期研究

我们在研究双缝干涉实验之前，我们先来看一下，双缝干涉实验之前的一些研究。

波尔：氢原子量子化假设

这个假设最早是科学家波尔在1913年，研究氢原子光谱时发现的。这个理论主要内容是，氢原子拥有一个电子和一个质子。其中，电子在这个质子的周围运行，并且有着很多个运行轨道。

这时候就很疑惑了，这不就是类似于人造卫星绕着地球旋转吗？这肯定有很多个轨道啊！不仅是很多个，是无数个吧？这还用特地拿出来说？莫非这个科学家我当我也行？当然不是！

氢原子电子轨道能级相关知识

波尔的发现，似乎有违我们的常识。他发现，这些轨道都是特定的，就像我们行车的车道。你可以在任意一条车道里通行，但是你不能处于两条通道之间。

当然，我们不能压线开车，是因为交通规则，而电子的轨道是固定的，应该是物理规则。并且，氢原子的电子会随着轨道的改变，释放或者吸收特定波长的光。并且波尔还给出了公式，可以计算轨道的具体数据。

氢原子轨道和道路上的车道有一定的相似处

不过，这个理论有着些许问题，其一：为何轨道是在这个位置，而不是其他位置？其二：这个理论只能解释原子核周围只有一个电子的粒子，也就是只有氢原子和氦离子。

德布罗意：物质波

德布罗意于1924年提出了物质波假说，他认为电子未必是一种粒子，电子可能是一种波。就像在一个盒子里。如果认为电子是一个 粒子，那差不多就是箱子里面放了个篮球一般。但是德布罗意却认为电子是一种波。

德布罗意波的相关公式

薛定谔：波函数演化方程

并且给出了波函数，他认为波函数代表了电荷的密度，这也十分违背常识。你想象一下，一个电子放在箱子里，你打开箱子要去看看电子（假设人眼精度够的话），你看到的，不是一个圆球状的电子。而是一个电荷密度的波函数。这可能会把一般人直接逼疯。

薛定谔方程

波尔：互补原理

这时候，波尔就将两个类型的理论结合了一下。波尔转而认为，电子既是波也是粒子，也就是波粒二象性，电子究竟是波还是粒子，不取决于电子。而是取决于你的测量方式。

波粒二象性的例子

波恩：概率诠释

波恩的理论表示，德布罗意的理论大致是没有问题的。但是波函数的意义不是电荷密度，而是电子的存在概率。波函数一点的意义，代表电子可能处于这个点的概率。只有当你确实探测了，你才能知道电子具体在哪。

概率诠释

海森堡：不确定性原理

其实，海森堡的观点已经不太用继续解释了。差不多就是对以上观点的总结。那就是，电子，光子之类的粒子属性都是不确定的。想要知道粒子的属性，就要进行观测。

不确定性原理

这个时候，物理学界简直像是炸开了锅。物理学家研究物理，不就是想确定物体的属性吗，不就是想确定世间事物的运行规律吗？你现在告诉我，这玩意都是不确定的？简直是开玩笑。这些反对的科学家里面，就有爱因斯坦，而“上帝不掷色子”这句名言。就是用来表达对此的反对。然后就不断的有人设计各种实验企图证明，不确定性原理是错的。这便诞生了物理学史上一大经典的实验：双缝干涉实验。

双缝干涉实验

双缝干涉实验

这个实验的设置其实很简单。一束射过来的光子，当然也可以是电子等（这些粒子都表现为波粒二象性）。然后前面有一个屏障，这个屏障上，开有两道缝，让这一束光子，通过这两道缝，打在后面的屏幕上。

如果光子是粒子，那么光子穿过屏障之后，打在屏幕上应该是两条光带。如果光是波，在经过双缝时，两拨的光波就会相互影响，打在屏幕上的是明暗交替的光带。

实验结果让支持不确定性原理的人喜笑颜开，明暗交替的光带赫然出现在后面的屏幕上，这不就是波恩的概率诠释吗？屏幕上亮的地方，是因为光子在此处的概率大，屏幕上暗的地方，也是因为光子在此处的分布概率小。

光的波动性

但是，反对不确定性原理的人，依旧穷追不舍！他们提出，你只发射一个光子。看看屏幕会出现什么！

实验结果，一开始让反对的人，欣喜若狂，因为这个光子确实表现出了粒子性。这个光子子只是穿过缝隙，在后方屏幕上打出一个点。再发射一个，还是一个点。无论单独发射多少个，这单个的光子都只是在屏幕上呈现出一个点，并未表现出波动性的性质。

但是笑到最后的却是支持不确定性原理的人，因为当单独发射的光子越来越多，光子打出的点，在屏幕上的分布让反对者又傻眼了，因为光子打出的点聚集起来，依旧是明暗交替的光带。依旧是符合概率诠释。

验证光的粒子性

这就像抛硬币实验，每次抛硬币固然只能得到一个结果。但是你抛成千上万次，那么每一面都大概是50%的概率。

这时候，反对者依旧不愿放弃。他们直接在两个缝隙处都架设了观测设备。他们假设，如果光子是波，那么发射一个光子时，两边缝隙都能观测到光子，如果是粒子，那就只会在其中一个缝隙观测到光子。

观察者能影响实验结果

实验开始，但是结果让两边的人都傻眼了。他们反而在后面的屏幕上观测不到光子了！这让反对者和支持者都大跌眼镜。他们也尝试大量发射光子！可实验结果是：明暗交替的光带也消失了。撤去观测设备，光带恢复，架设观测设备！光带消失！

这便是让人感觉匪夷所思的：观察者理论。意思也就是，光子等粒子的性质随着有没有观测者而改变。

结语

想必大家，看了本文，肯定是一脸懵逼。最后就说观察者影响实验结果？这算是什么结论，科学家搞了这么多年都没搞明白吗？

是的！很遗憾本次的科普只能到此为止，不过这可是连当时的大名鼎鼎的爱因斯坦无法理解的问题，他不理解，印象中十分严谨科学的物理学，为何会出现随机和概率这样的不确定的因素，爱因斯坦甚至都怀疑起世界的真实性。而时间已经过去了接近一个世纪，当今的物理学家，仍然对此一筹莫展。

因此我们也只能了解一下实验过程，并不能介绍进一步的结论。