通過雙縫實驗，我們知道微觀粒子在實驗的兩端更加類粒，在中間卻表現出波動性。微觀粒子這種既有粒子性又有波動性的性質，被科學家稱作波粒二象性。美國物理學家惠勒將這種量子力學中最本質的不確定性比作「煙霧纏繞的巨龍」：人們可以看到巨龍的頭，它是粒子產生的源頭；也可以看到巨龍的尾巴，它是實驗觀測的結果。巨龍的頭和尾巴都是確定的、清晰的，但是巨龍的身體卻是一團迷霧，沒有人可以說清。
延遲選擇實驗 具象展示微觀粒子波動性
為了具象地展示這種物理概念，1979年在為紀念愛因斯坦誕辰100周年而召開的一次專題討論會上，惠勒正式提出了「延遲實驗」的構想：當光子已經通過左下角的半透鏡之後再決定是否放上右上角的半透鏡（實驗裝置如圖1）。
在延遲選擇實驗中，科學家用左下角的半透鏡（塗著半鍍銀的反射鏡）來代替雙縫，並且把該半透鏡與光子的入射路徑擺成45度角，那麼，光子就有一半可能直接通過半透鏡，一半可能被反射成90度角，這是一個量子隨機過程，跟它選擇雙縫中的左縫和右縫本質上是一樣的。同時，在左上角和右下角分別放置一個全反射鏡，這樣就可以把這兩條分開的岔路再交匯到一起。此外，還需要在路徑1和路徑2的終點處裝上探測器，用來確定光子究竟是沿著哪條路徑過來的。
如果每次實驗只發射一個光子，連續發射半小時，我們發現每次實驗都只有一個探測器觀測到光子，光子通過路徑1和路徑2的可能性各是50%。哥本哈根詮釋認為，這說明單個光子每次只選擇一條路徑通過，從而達到對應的探測器。
但是，如果我們在路徑1和路徑2右上角的交匯處放上一塊呈45度角的半透鏡，神奇的事情就發生了，探測器中出現了幹涉條紋，單光子出現了自我幹涉。哥本哈根詮釋認為，光子肯定同時通過了路徑1和路徑2。
光子似乎是個精靈，它可以知道我們是否在交匯處放置了半透鏡，從而決定是從一條路徑走（開放式，沒有在終點放置半透鏡），還是同時從兩條路徑走（封閉式，在終點放置半透鏡）。
然而，如果我們延遲決定是否在路徑1和路徑2右上角的交匯處放置半透鏡，那麼光子會選擇走一條路徑，還是同時走兩條路徑呢？由此，惠勒就設計了著名的延遲選擇實驗，即，等光子通過了左下角的半透鏡以後，還未到達右上角前，再選擇是否在交匯處放置半透鏡。而實驗的結果和沒有延遲選擇是一樣的，也出現了幹涉。
我們知道，如果光子已經選擇了走一條路徑，那麼在右上角的交匯處放置半透鏡不會發生幹涉。那麼這個實驗結果就給出了一個神秘奇特的解釋：後發生的事情（是否在交匯處放置半透鏡）能夠改變先發生的事件（到底是選擇走一條路徑還是選擇同時走兩條路徑）。觀察者現在的行為決定了光子過去的路線。這就意味著我們可以在事情發生後再來決定它應該怎樣發生。
最新詮釋 打破傳統認知的「微觀實體」論
但是，清華大學龍桂魯教授並不認同哥本哈根詮釋對延遲選擇實驗的解釋，他不認同現在的觀測會影響過去的決定。他認為，不管後來是否在終點放置半透鏡，光子都是選擇同時走兩條路徑，即波函數分裂成了兩個子波函數，同時沿著兩條路徑向終點「遊去」。
龍桂魯教授巧妙地設計了一個相遇延遲選擇實驗。「在相遇延遲選擇實驗中，一束光經過左下角的50:50分束器（相當於半透鏡）以後，它就會像一條大蛇一樣分成兩條小蛇，分別在路徑1和路徑2通過，兩條路徑的光在右上角相遇後，一束會往上走，到達上面的探測器，一束會往右走，到達右邊的探測器。當兩束光在右上角相遇，並且有一半已經通過幹涉儀時，我們放上50∶50分束器，將兩束子波函數齊腰截斷，此時我們發現，插入前已經通過的那1/2的光有1/4到達上面的探測器，1/4到達右邊的探測器。餘下的1/2，由於放置了分束器，它就發生了幹涉，這些光就會全部到達右邊的探測器。總的加起來就是上面的探測器觀測到了1/4的光，右邊的探測器觀測到了3/4的光。這也就說明了波函數是微觀系統的實在圖像。」龍桂魯說道。對於這一現象，如果採用哥本哈根理論，就很難解釋了。
龍桂魯根據他自己提出的波函數實在，詮釋設計了上述的相遇延遲選擇實驗。他認為，描述微觀物體狀態的波函數就是微觀物體的真實存在， 而不僅僅是一種簡單的數學描述手段， 也就是說， 微觀物體以波函數的形式彌散在空間中。
「波函數是實在的東西，它就像一片甚至是幾片雲，不僅有大小，而且有相位，它們還會變化，彌散在空間。在雙狹縫實驗中，波函數有一部分通過左縫，一部分通過右縫。很難理解一個小球同時在左狹縫和右狹縫，而波函數的『雲』分成兩部分，分別通過左、右狹縫就很自然，也非常容易理解了。更重要的是，不會有後發生的事情影響以前已經發生的事情這種非常不自然的現象了。這也解釋了延遲實驗中為什麼光子同時通過兩條路徑，也解釋了為什麼會出現幹涉現象。」龍桂魯說。
當兩路子波函數相遇時，由相干性引起的相遇後的波函數幹涉相長和相消，使得微觀系統的「雲」在空間中的分布形狀發生變化， 從而使得微觀物體能夠表現出波動性和幹涉。當測量發生時， 根據量子力學中的波函數塌縮假設， 彌散在空間中的微觀物體會發生瞬時的塌縮， 此時微觀物體表現出粒子性。這種詮釋不僅能夠像傳統的哥本哈根詮釋一樣可以描述物理現象， 而且很好地刻畫了微觀物體在空間中的實際存在形式， 以及測量或其他操作對這種存在形式的影響。
二元狀態 應用高歌猛進，理論眾說紛紜
波函數到底是什麼，一直是量子力學中的一個基本問題。百年來，波函數的本質問題就像是迷霧一般彌散在人們眼前，阻礙了對神秘量子世界的清晰認識。據波函數理論衍生出來的諸如雷射、半導體和核能等高新技術，深刻地變革了人類社會的生活方式。作為量子力學核心觀念的波函數在實際中的意義如何，一直以來人們都眾說紛紜，並無共識。中國科學院院士孫昌璞曾表示，直到今天，量子力學發展還是處在一種令人尷尬的二元狀態：在應用方面一路高歌猛進，在基礎概念方面卻莫衷一是。
龍桂魯認為，這項研究提出的波函數實在詮釋， 將波函數看作是微觀物體的真實存在， 而不再是簡單的數學描述， 打破了人們對波函數的傳統認識， 對幫助人們深刻理解量子規律， 進一步探索微觀世界都具有重要意義。
(責任編輯：羅伯特)