Q1002-量子志·貳·單電子雙縫干涉與起源
世界將在你面前自願現出原形…………——卡夫卡
第一次了解單電子雙縫干涉實驗——可能是世界上最可怕的實驗——已經是七八年前了，圍繞著它匪夷所思的實驗結果，我讀了很多書，有物理學的，有哲學的，有科幻的，有後現代的。但在提出各種解釋之前，更重要的，是回到起源。
這篇普通的文字將不會把哥本哈根詮釋、多世界詮釋、隱變數、GRW、M理論及其他大概八到十種解釋中的任何一種作為理論來理解，而僅僅把它們作為猜想來考慮，儘可能的刨除干擾因素，來詳細描述這個物理歷史上最不可解的實驗以回到那個起源的瞬間。
可怕的「單」
很多人說到這個實驗時，總會漏掉「單」字。如果沒有這個「單」字，那麼雙縫干涉實驗僅僅是個高中實驗而已。
發射的物體如果是粒子，會在板上留下兩道與雙縫類似的直線痕迹，如果是波，會在板上留下明暗相間的條紋干涉，這就是我們曾經在實驗室里做過的光的雙縫干涉實驗，當時物理學給出的解釋是「波粒二象性」，這是我們高中就可以勉強理解的事實。
然而1927年，貝爾實驗室的傢伙們，做了一次危險的嘗試，將電子「一顆一顆」的打過雙縫，至少他們認為是一顆一顆的。
結果呢？
結果與一群群的電子通過雙縫產生的結果完全一致。單個電子不停打出，經過一段時間，板上同樣出現了明暗相間的干涉條紋。
這個結果，完全違背了常識。難道每個電子都預測到了干涉條紋的結果，在穿過雙縫後按概率自行分配到了條紋中或疏或密的相應位置上？沒有任何一種物理運動形式能得出這個結果。
這時候，他們做出了第二個危險的嘗試，在雙縫的位置上加設了一台高速攝像機，試圖看清楚單個電子究竟是怎樣通過雙縫的，以及通過雙縫後又是怎麼一個個分配到干涉條紋上的。
結果呢？
匪夷所思，沒有任何人能想到。實驗結果居然因為這個攝像機的存在發生了變化，單個電子發射幾個小時後，不再形成干涉條紋，而是乖乖的打出了兩條粒子痕迹。
這意味著，觀測與不觀測，單個電子的行為邏輯是完全不同的！不觀測時，它表現為波，觀測時，它就成了粒子。這怎麼可能？這是什麼意思？難道電子擁有智能嗎？
難以解釋的疑問與全新的哲學
實驗結束了，物理學家們的漫漫長征開始了。而從一個正常人的角度來看，這個實驗留下了兩個至今無法解釋的問題。
第一，單個電子如何在通過雙縫後一個個慢慢形成干涉條紋，它們的運行軌跡遵循怎樣的規律，是否存在一組方程可以預測每個具體電子落在干涉條紋上的具體位置？
第二，為什麼在雙縫處增加了攝像機觀測，試圖弄清楚第一個問題以後，干涉條紋就消失了，就好像電子知道了有人在觀測，主動的改變了運動邏輯？是因為觀測本身的問題，還是因為其他更加本質的問題導致了這個現象？
量子力學所有的理論幾乎都是為了解釋這兩個問題而產生的。
為此不但有著名的解釋第一個問題的海森堡不確定性原理，概率性的描述電子運動軌跡的費曼圖，還有哲學上統括兩個問題的玻爾的互補原理，文學家非常喜歡的無需考慮波函數坍塌的多世界詮釋，時至今日，新的猜想和理論還在不斷地被提出。
我喜歡這個實驗，是因為它幾乎是哲學性的。
量子力學代表人物中，有好幾個，幾乎都成了哲學家。
玻爾說：「一些經典概念的應用不可避免的排除另一些經典概念的應用，而這「另一些經典概念」在另一條件下又是描述現象不可或缺的；必須而且只需將所有這些既互斥又互補的概念彙集在一起，才能而且定能形成對現象的詳盡無遺的描述。」
我第一次看到互補原理，就想起老子說的，「大巧若拙，大智若愚，大音希聲，大象無形。」也就是說，世界上存在一種狀態，必須用矛盾的兩種概念來共同解釋，就像太極一樣，黑與白組成一個完整的整體，才能準確的描述這個狀態的各個方面。
惠勒則說，「你觀察的時候，物質是這個樣子；你不觀察時，你不知道物質是什麼樣子。我們所見到的世界，也是由於觀察而成為存在的。」
返璞歸真的話語，結合了唯心和唯物主義的所有優點，讀來如醍醐灌頂。
我沒有天賦去領略計算公式的美，卻能感受他們內心達到的新境界，那超越了現存理論體系的全新境界，在呼喚著無法預測的未來。
更為深刻的延遲選擇實驗
1979年，約翰惠勒在單電子雙縫干涉實驗的基礎上，提出了一個更加難以理解的實驗，延遲選擇實驗。簡單來說，他把原本放在雙縫處的攝像機，移到了電子將打到的板前面，同時將板放的非常遠。
上圖是單電子雙縫實驗中觀測者所在的位置，即在雙縫前。
惠勒提出的假想簡單示意：
即觀測者在板前進行觀測。由於這塊板離雙縫很遠，觀測者可以等到電子穿過雙縫後再選擇是否進行觀測，這就是所謂的延遲選擇。當然，為了保證實驗的可實現性，是用塗著半鍍銀的反射鏡來代替雙縫和攝像機，但實驗的哲學意義用上面兩張圖更容易理解，惠勒是在從因果關係上繼續深入的挖掘這個經典實驗的意義，他明確指出，即使攝像機是在電子穿過雙縫後再放置的，同樣也將導致電子無法產生干涉條紋。
這個假想更加可怕，似乎意味著結果將決定原因，未來可以決定過去。
而1984年，實際的實驗結果證明，不管觀測者的觀測意圖決定的有多晚，結果不變。也就是說，電子確實可以在穿過雙縫以後，由觀測的行為再決定它穿過的是哪條縫，因果關係和時間因素在這個實驗中也已經不起作用。
如何理解？如何解釋？什麼是因？什麼是果？什麼是過去？什麼是未來？
我同樣提一個類似的故事，中國人幾乎都聽過，塞翁失馬。
對這個故事，我參照惠勒的思想，做一個新的詮釋：塞翁的過去，同樣是由未來決定的，並且不斷的改變。
過去一.馬丟了，塞翁很高興。
過去二·未來一.馬回來了，還帶回了一群馬，塞翁暴富，塞翁很傷心。
過去三·未來二.塞翁獨子爬馬身上，馬受驚將他摔下斷了一條腿，終身殘疾，塞翁很高興。
過去四·未來三.忽然打仗，村莊里的年輕人都被強征入伍，全部葬身疆場，唯獨塞翁獨子殘疾未被徵兵，孝順一生，得以善終。
那麼，過去一·馬丟了，究竟是好事，還是壞事呢？塞翁究竟是大智若愚還是不明事理呢？可以清楚的看到，隨著未來的不斷推進，「馬丟了」這個過去的事實實際上是在不斷改變的，我們可以仿造延遲實驗，隨意改變二、三、四這些情節，用未來決定過去，這就是量子學的塞翁失馬。
單電子雙縫干涉實驗就是這麼偉大，這麼神秘，以至於到今天都沒有人敢說自己明白了其中的所有奧妙，費曼甚至說，沒有人能真正理解量子力學，為它單獨寫一篇文字就是為了保持它的純粹性不受各種猜想的影響。
每一次我單純的解讀這個實驗，幾乎都能領悟到新東西，我希望可以永遠保持住這份純真與好奇，它孜孜以求的不是現實生活中的某個具體事實，而是人類從來未曾停止的對未知世界的深深渴望，當他們睜大眼睛，問你為什麼的時候，你應該勇敢的回答他們，我不知道，我們一起再想想吧！
再想想吧！
蛇足
毫無疑問，判斷她是什麼樣的人根本是不可能的。
什麼意思？
我沒認識她前，在圖書館遇到她，她認真的複習著結構力學，說話很溫柔，我想她真是個好女孩。後來，我想追她，卻發現她好像同時腳踏三隻船。
……那她不就是綠茶嗎？
可我現在不想追她了，又在圖書館遇見她，她讀著設計概論，對我輕輕笑著，還是那麼美，那麼好。
得了……雙縫干涉的女孩，你不真的做她男朋友，怕是一輩子想不明白吧。
無可奈何。
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