在物理學上曾發生一次令人驚訝的“靈異事件”——“電子雙縫干涉實驗”。這個實驗徹底展示了量子世界和量子力學的神奇之處,顛覆了人們的認知。在現實世界中,一切都是確定、可描述和可預測的,這是愛因斯坦的“決定論”。這一觀念被那個實驗顛覆。將介紹恐怖的電子雙縫干涉實驗,該實驗做過不止一次,內容會稍有不同,各種升級版不斷涌現。

最常見的雙縫實驗使用光而不是電子。實驗很簡單,一個擋板上有兩條狹縫,后面是屏幕。向擋板發射光,大部分光被擋住,只有少量通過兩條狹縫。如果光是粒子,屏幕上會出現兩道條紋。如果光是波,會出現多道條紋,即干涉條紋。這實驗證明了“光究竟是粒子還是波”的疑問,結果顯示出干涉條紋,證明光是波。隨后進行了升級實驗,重復之前的步驟,但每次只發射一個光子。一開始,屏幕上出現了零星的亮點,但隨著光子數量的增加,出現了神奇的畫面,屏幕上仍然呈現出干涉條紋。
這里出現了一個問題:要產生干涉條紋,需要波進行干涉。但科學家逐個發射光子,單個光子只能通過其中一條狹縫。單個光子如何產生干涉?與誰產生干涉?是單個光子同時穿過兩條狹縫,與自身產生干涉嗎?實驗結果顯示,單個光子必須同時通過兩條狹縫,才能與自身產生干涉!這如何可能?為了解釋這個問題,實驗再次升級?科學家在狹縫的旁邊安裝了攝像頭(探測器),想看看單個光子到底是如何通過狹縫的。這次用的不再是光子,而是電子,因為科學家很難直接觀測到光子。實驗結果出乎意料:電子并非同時穿過兩條狹縫,而只從其中一條穿過??茖W家如釋重負:好在電子沒有同時穿過兩條狹縫!而事情并未就此結束,更令人不安的是在實驗時,屏幕上的干涉條紋消失了,變成了兩條杠。

而當科學家停止觀測時,干涉條紋又重新出現!這表明,人類的觀測行為改變了電子的狀態,影響了實驗結果。電子似乎能感知科學家何時進行觀測,一旦觀測,干涉條紋即消失;不觀測,則重新出現。哥本哈根學派,尤其是波爾,提供了解釋,即哥本哈根詮釋。據此,電子雙縫干涉實驗涵蓋了量子力學三大規律:不確定性、疊加態和觀測行為。疊加態是微觀粒子的固有屬性,使其處于混沌的疊加狀態,如同光子既是波又是粒子。電子同樣具備這種波粒二象性。

疊加態意味著電子可同時穿過兩狹縫(處于疊加態),自我干涉。不確定性指發射電子時無法確定其到達屏幕位置,只能用概率描述其可能位置。
另外有一點就是觀測行為,任何觀測行為都會讓微觀粒子的疊加態和不確定性發生坍縮(波函數坍縮),從不確定的混沌狀態變為確定狀態,這也是干涉條紋消失的原因。