科学家在双缝干涉实验中看到了什么？真的很恐怖吗？
但这一切都来自于科学家们几百年来一直在寻找它？光？谜团带领人们看到了不一样的世界，催化了再次改变世界的量子力学。这个过程是漫长而杰出的。今天，我们就来看看，能从中得到什么启示。
伽利略开始了对光的研究。
我们都知道光给世界带来了光明。没有光，我们看不到一切，也没有我们的世界。但是自古以来，人们就没有关注过光，因为光一直存在，而且是一个永远存在，永远消亡的东西。这种不费吹灰之力就能获得的东西，根本不会引起注意。直到近代实验科学的鼻祖伽利略开始对光速感到好奇，并开始测量光速，光的一些性质才开始引起人们的注意。
伽利略的测量方法非常原始。他和他的弟子们站在相距1英里的两座小山上，每人拿着一盏灯笼，用秒表计算着各自拿着灯笼的间隔。他试图用这种粗糙的方式测量每秒30万公里的光速，当然是徒劳的，徒劳的。但他坚信光有速度，但速度极快。
伽利略不知道光速，但他引起了世人对光速的好奇。一代又一代科学家不断改进测量光速的方法，终于在80年代确定了准确的光速，即光速C = 299，792，458 m/s(米/秒)。自从光速的测量以来，人们不仅对光速感兴趣，而且开始探索光的性质。
对光的本质的探索。
法国哲学家、数学家和科学家勒内是第一个对光的本质做出假设的人。笛卡尔在1637出版的《科学真理的正确思维和发现的方法论》(简称方法论)一书中提出了光的两个假说，一个是光是类似于粒子的物质，一个是光是光的一种。乙醚？媒体的压力。他没有明确说光是波，但他为后来光的粒子论和波动论的争论埋下了伏笔。
1655年，博洛尼亚大学的数学教授grimma发现了光的衍射现象，由此推断光可能是一种类似于水波的流体。通过针孔成像实验，他进一步得出结论:光是一种可以波动的流体。其实他已经通过两个小孔实验获得了光的干涉条纹，但他并没有意识到这是光的双缝干涉现象，而仅仅认为是光的波动。可以认为他是光涨落理论的最早倡导者。
1663年，英国科学家波义耳发现颜色不是物体本身的性质，而是光线照射的效果。他首先记录了光照射在肥皂泡和玻璃球上留下的彩色条纹，进一步支持了格里姆的说法；不久之后，英国物理学家虎克重复了格里姆的实验，通过对肥皂泡的观察，他提出？光是以太的纵波吗？光的颜色由其频率决定的假设。
1672年，牛顿发表论文《光和颜色的新理论》，描述了他的光色散实验:他在一个暗室里，让太阳光穿过棱镜上的一个孔，在对面的墙上得到一个色谱。他认为复合白光就像不同颜色的粒子混合在一起，并通过棱镜的分解而分离。由此，他建立了光的粒子理论，认为光是由不同颜色的粒子组成的。
光的波动理论与粒子理论的争论。
波义耳、胡克等人发现了光的颜色，这似乎成了光的波动论和粒子论争论的导火索。这场争论已经持续了200年。
1672年，由胡克和波义耳组成的英国皇家学会评审委员会否决了牛顿的论文《光与色的新论》。这个委员会的主席是胡克，这激起了牛顿的争论之心。起初，他并没有完全否定波动理论，也不是对粒子理论偏执，而是开始反驳波动理论。
1675年，牛顿在《我的几篇论文中提到的一个解释光的本质的假说》一文中，重申了他的粒子理论，反驳了胡克的波动理论。但此时双方都还没有形成完整的理论，争论还没有完全展开。
后来，荷兰著名天文学家、物理学家和数学家惠更斯也加入了这场争论。在担任巴黎科学院院士期间，惠更斯去了英国，见到了牛顿。他们就光的本质交换了意见，两位大师相互欣赏。但是，惠更斯回到巴黎后，重复并研究了牛顿的光学实验，也仔细研究了格里姆的第一个实验。他认为很多现象无法用粒子理论解释，所以最终支持了胡克的波动理论，这导致了与牛顿的分歧。
1678年，惠更斯向巴黎科学院提交了《光轮》一书，系统阐述了光的波动理论，成为波动理论完整理论的提出者。同年，他发表演讲反对粒子理论。他认为光是一种机械波，光波是通过物质载体传播的纵波，介质是？乙醚？。根据这一理论，他证明了光的反射和折射定律，完美地揭示了光的衍射和双折射现象，以及著名的？牛顿环？实验。
1990年，惠更斯的光的理论正式发表，惠更斯对波动理论的宣传从未停止。他说，如果光是由粒子组成的，那么在传播过程中会相互碰撞，这肯定会导致光传播方向的改变。事实并非如此。牛顿进行了针锋相对的反驳，他提出了两个论点:第一，如果光是波，它会像声波一样绕过障碍物，不会产生阴影；第二，波动理论无法解释冰洲石的双折射。此外，牛顿还将物质的粒子观扩展到整个自然界，并与自己的粒子力学体系相融合，加强了粒子理论的地位。
在反驳波动理论的过程中，牛顿也逐渐建立了完整的粒子理论。这些观点都体现在他的光学著作《光学》中，出版于1704。这时，惠更斯和胡克都死了，波动理论没有受到挑战。牛顿从此成了垄断者。随着他威望的上升，人们开始崇拜和仰望他，坚定地相信他的结论而不去质疑，从而牛顿的粒子理论在整个18世纪占据了绝对的统治地位。
光电效应的发现使人们对光的本质的认识有了突破。
牛顿无与伦比的学术地位使他创立的粒子理论在100多年里不敢受到挑战，惠更斯和胡克的波动理论也逐渐被人遗忘。这种状态一直持续到19世纪初，英国医生、物理学家托马斯？杨的双缝实验，犹如一块石头落入平静的水中，让被遗忘的波动理论再次泛起涟漪。
托马斯是个奇怪的人，他的知识面很广。在力学、数学、光学、声学、语言学、动物学、考古学等方面都有很高的造诣。他也非常享受生活，对艺术和美术有着浓厚的兴趣，会玩各种乐器，擅长骑马，会走钢丝。
托马斯的双缝实验，相干光速从光源传播，照射到刻有两个狭缝的不透明挡板上，在挡板后放置照相胶片或某种探测屏，得到黑白条纹，显示出光束的干涉图样，符合衍射光波遵循的叠加原理，是牛顿的光粒子理论无法解释的波动行为，恰恰印证了光的波动性质。
然而，托马斯的实验看似惊天动地，却没有引起物理学界足够的重视，也没有彻底解决粒子论和波动论的矛盾和争论。此时电磁学已经蓬勃发展，诞生了内费尔德、麦克斯韦、赫兹等一批光学和电磁学巨擘，承担起理论突破的重任。
奥古斯丁？简。尼菲尔以新的定量形式建立了惠更斯-菲涅耳原理，完善了光的衍射理论。詹姆斯。麦克斯韦预言了电磁波的存在，提出了麦克斯韦方程组，计算出电磁波的波速等于光速，从而提出了光波是电磁波的猜想；赫兹证明了电磁波的存在，并通过实验证实电磁波是横波，具有与光相似的反射、折射、衍射等特性，提出了光电效应。
人们对光的认识越来越接近本质。通过对光电的研究，量子理论已经崭露头角！
爱因斯坦开创性地建立了光的波粒二象性。
爱因斯坦的相对论成为现代物理学最重要的基石，让人津津乐道，但很多人不知道他还有一个伟大的贡献，那就是？光电效应定律？这一理论在他的论文《关于光的产生和转化的一个思辨的观点》中进行了阐述，并由此获得了1921诺贝尔物理学奖。
这篇发表于1905的论文提出了光电效应的光量子解释，人们开始意识到光波同时具有波和粒子的双重性质。经过几百年的争论，事实证明没有什么是对的。原来光既有粒子又有波动。如果我知道这两个理论是结合在一起的，我会很高兴。
当然没那么简单。不是爱因斯坦占了便宜，而是他在前人实验的基础上，通过严格的数理逻辑论证了光量子的运动规律，并提出？爱因斯坦光电效应方程？证明了光子能量等于频率乘以普朗克常数，提出了光子动量与波长的关系:p=h/？。
在此基础上，他很快建立了更具开创性的狭义相对论。
1924年，德布罗意提出？物质波？假设所有物质都和光一样具有波粒二象性，那么电子也会有干涉、衍射等波动。他把爱因斯坦的光子动量与波长的关系推广到所有微观粒子，认为质量为m、速度为v的运动粒子也有涨落，这种波的波长等于普朗克常数h与粒子动量之比mv，也就是？= h/(mv).后来的电子衍射实验证实了他的猜测。
至此，一切变得越来越清晰，但随后奇怪的事情出现了。
由于光子和所有微观粒子都具有波粒二象性，所以所谓的双缝实验被人们拿起，开始更近距离的观察。随着观测方法的不断改进，出现了一系列奇怪的现象。由此获得的各种实验的结果如下:
1，干涉现象不仅限于光子、电子、质子、中子等基本粒子，任何粒子都会产生干涉现象，甚至一些大分子结构，如富勒烯，也会产生类似的干涉现象。
2.单独发射的单个电子也会产生干涉，这说明单个电子似乎可以同时刻穿两个狭缝，对自身产生干涉。
3.用探测器观察光子通过哪个狭缝，获得光子路径信息，会导致干涉消失，光子不再以波的形式出现，而是以粒子的形式留在背景屏幕中。
4.量子擦除和延迟实验的结论是，探测光子路径信息会消除背景屏的干涉光栅，如果路径信息被擦除，干涉光栅就会恢复。
5.两个纠缠光子远距离分离后，观察光子A的路径信息会立即影响光子B的行为，干涉图样消失；同样，观察B也会影响a。
这个双缝实验的观测研究了整整一个世纪，催生了量子力学的哥本哈根解释，引发了近一个世纪的争议。这场争论是量子力学的奠基人爱因斯坦和薛定谔与同样是量子力学大师的玻尔、海森堡、玻恩、海森堡、泡利等哥本哈根学派之间的争论。
哥本哈根诠释和薛定谔的猫。
哥本哈根解释是由玻尔和海森堡在哥本哈根大学创立的学派，解释量子微观世界中的一些奇怪现象，包括量子波粒二象性、测不准原理、波函数描述原理等等。即量子始终呈现波和粒子的叠加态，人类无法同时知道微观粒子的动量和位置。测量作用会使叠加态的波函数坍缩，原来的量子叠加态会坍缩成允许测量的量子态。
这些理论都可以从上述双缝实验结果中看出，这是微观世界中真实而离奇的现象。哥本哈根解读似乎没什么问题。但爱因斯坦和薛定谔都是量子力学的大师，却表现出不同的观点。他们认为这种解释只是量子世界的一些表面现象，所以量子论是不完整的，应该存在一种我们没有发现的规律性机制，也就是所谓的？完全局部隐藏变量？只要找到这一点，就能掌握量子运动规律。
为了反驳哥本哈根解释的测不准原理和波函数坍缩理论，薛定谔得到了一个？猫？思维实验出名？薛定谔的猫？。这个实验假设一只关在封闭盒子里的猫，随时可能被放出来毒死。放射性元素控制开关。只要这种放射性元素衰变，就会触发开关，释放毒药杀死猫。放射性元素的衰变是随机的，谁也不知道什么时候衰变。所以，在开箱之前，没有人知道猫的生死。只有打开盒子，人们才能看到猫是死是活。
这很有趣。以薛定谔为代表的经典可控派认为，猫的生死早在盒子被打开之前就已经决定了。打开盒子只知道猫是死是活，并不能决定它的生死。哥本哈根学派认为，猫在开箱前一直处于生死叠加状态，可能活着，也可能死了。决定其最终生死的是开箱观察，即叠加态坍缩为代价态。
最后，通过贝尔不等式实验证明了这一论点。完全局部隐变量理论？如果不存在，哥本哈根解释获胜，从此被科学界主流视为正统理论。？薛定谔的猫？就是薛定谔想用这样一个思想实验，把微观世界的测不准原理变成宏观世界的测不准原理。在宏观世界中，这只是？猫？当然是违背逻辑的，但微观世界确实有其特殊规律。正是量子力学揭示了这些特殊规律，使得人类对世界的认识有了颠覆性的突破。
综上所述，双缝干涉实验在量子力学的发展中起着重要而关键的作用。这让我想起古希腊哲学家、数学家、物理学家阿基米德:给我一个支点，我可以撬动地球。几千年过去了，人类还没有找到这个支点。但是双缝实验特别像是给了量子力学一个支点，让人类发现了一个完全不同的世界。
所以，双缝实验并不恐怖。只有刺探世界最深处的秘密，每一次发现大自然最深处的秘密，才能给人类带来更多的幸福。量子力学的研究才刚刚开始，还有很多奥秘需要深入探索。那么爱因斯坦对这个世界是怎么说的呢？上帝不会掷骰子？，还是玻尔、海森堡等？上帝真的在掷骰子吗？然后呢。要知道答案，我们需要拭目以待。
就是这样。欢迎参与讨论。感谢阅读。
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