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双缝干涉实验带来的物质与意识博弈

古往今来,人类对于世界的了解过程,何尝不是对自身命运本质的不懈探寻历程。面对洪水猛兽带来的无助绝望,人们在诺亚方舟,天神创世,等等宗教学说的自我安慰下,在自然之力压制的将要窒息时,获得活下去的勇气。面对命运多舛,世事不公,神为人类带来虚无缥缈的精神慰藉。可是随着人类自我意识的不断觉醒,神的无力感越发让人陷入绝望。

但总有人为我们直面惨烈现实,牛顿站在巨人肩膀上,为我们登高望远,看清了前路方向,让我们在面对灾难时有了掌控自己命运的机会。爱因斯坦凭一己之力,努力带领我们看清命运的本质。在一次次生存危机面前,正因为我们选择直面现实,所以向死而生。从远古到现在,从钻木取火到上天揽月,我们紧扣命运脉搏,活的越发自信,过得越发从容不迫,终于能喊出我命由我不由天的豪气。我们洞穿了宏观世界的繁华背后,挣脱了天地制肘,看似越来越接近命运的本质。但现实总是猝不及防的给我们一巴掌,让我们明白其实我们仍旧是那个面对一切一无所知的懵懂小孩。

1907年,通过杨氏双缝干涉实验,光的波动性被证实。此后半个多世纪, 光的波粒二象性理论经受住了各种挑战。时间来到了60年代,有科学家意外用电子替代光子开展双缝干涉实验,没想到却引出了一个世界性大难题。因为按照经典理论,电子属于粒子,在屏幕上应该形成两条亮纹。然而实验结果却让科学家懵逼了,屏幕上形成了明暗相间的干涉条纹。也就是说,电子流像波一样产生了干涉

科学家认为或许是电子互相碰撞干扰了运行轨迹。于是科学家将电子流的发射方式改为一个电子一个电子发射,期望得到预料中的两条亮纹。然而结果却是仍然得到了干涉条纹。这就很令人费解了,现有的理论根本无法解释这一切,于是科学家更进一步,在双缝的边上装上了高精度摄像头,想具体观察每一个电子到底是如何通过双缝并投射到屏幕上的,然而这种做法捅开了一个大窟窿,因为他们发现,一旦对电子进行观察,明暗相间的干涉条纹就消失了,得到的只是两条亮纹。而一旦关闭摄像头,屏幕上又出现了干涉条纹

总之,电子像有了灵性一样,和人玩起了捉迷藏,总之就是不让人看到它是如何形成干涉条纹的。

整个科学界震惊了,短暂的沉寂之后迅速沸腾起来,人们关注的目光聚焦到这里,并且提出了种种理论试图解释这一现象。然而此后的种种情况表明,后来的结果只会让人越来越震惊。

人们首先想到的是干扰说。也就是说,你要对电子进行观察,就必然要与其发生相互作用,最低限度也需要一个光子进行互动,那么就必然形成干扰,于是就改变了电子的行为,从而它就变得像粒子一样,通过双缝而不形成干涉条纹

那么如何验证这一解释呢?科学家又重新用光子取代电子进行验证。科学家利用了量子纠缠的原理,首先分离出一对相互纠缠的光子,用其中一个光子去过缝,等该光子投射到屏幕以后去观测另一个光子的状态,从而确定原光子过缝时的状态。这个好处就是避免了对过缝光子的直接观测,也就不可能产生扰动。

然而实验的结果更惊奇,不论你如何小心翼翼地设计实验,只要你进行观测,就不可能看到干涉条纹。而一旦不进行观测,条纹又出现了。

这时候,问题的性质已经渐渐发生了变化,不是以何种方式进行观测的问题了,而是人的意识似乎已经介入了实验,当你试图观测时,总是不会得到预期的效果,光子或电子总能小心地避开。

这个结果诱惑着科学家的心,围绕着这个猜想,科学家又展开了精妙而疯狂的研究。科学家首先动态地调整观测的强度,随着摄像头观测强度的减低,当摄像头恰恰减低到无法观测到电子行为时,神奇的干涉条纹瞬间出现了。而一旦调高强度将将能观察到时,条纹瞬间又消失了。总之,电子就像有了灵气一样。科学家并不气馁,有人又想出了擦除实验,也就是进行观测,但不记录结果,令人发炸的是,这种情况下仍然出现了干涉条纹,而人类一旦想记录下结果,条纹瞬间就消失了,如果再关闭记录装备,条纹又出现了......就这样循环往复。

就这样,电子的双缝干涉到现在也没有一个完全令各方信服的解释,而且它得出的结论也实在太惊悚了。但不管怎样,意识被第一次引入到了现代科学理论中,这是对传统理论的一个强大冲击,连爱因斯坦都不能接受。然而,这一概念至今仍被主流的量子力学哥本哈根学派所牢牢守护。

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