本文參加百家號科學#了不起的基礎科學#系列徵文
人類自從5000年前有了文字之後，就進入了文明時代。同時也開始了對這個世界的不斷探索，而真正讓人類文明飛躍式發展的時期，是數百年前工業革命的開始，人類走進了科技發展的時代。科技的快速發展離不開科學這一門偉大的學問，科學由很多的學科，揭密認知這個世界的主要學科是物理，正是人類走進科技時代之後，物理的快速發展，才讓人類對世界萬物的本質有了更多的認知，同時物理的快速發展也讓人類實現了飛天的夢想，走出地球探索宇宙。這也是為什麼很多人喜歡物理這門學科的重要原因，因為它可以幫助人類更多地了解世界，甚至在未來幫助人類探索到宇宙的終極奧秘。不過，在物理學中，未知的東西永遠比已知的多。人類雖然對物理方面有了巨大的進步，但是仍然有很多的現象我們無法解釋。今天我們要講的就是一個高中時代非常簡單物理實驗。
雖然是一個簡單的物理實驗，可是卻向我們展示了一個科學無法解釋的神秘現象。相信很多朋友都知道雙縫幹涉試驗，這是高中物理課上的入門級知識，相信每一位理科生都應該做過這個實驗。這個實驗非常簡單，我們準備一個蠟燭，在蠟燭後面放置一塊只有一條長縫隙的擋板，這個擋板的作用是讓蠟燭發出的光先衍射，變成一束穩定的相干光源，這樣可以排除幹擾，能更清晰地觀察到試驗結果。然後在後面放置一塊有兩條長縫隙的擋板，第二塊擋板的作用是讓相干光變成同樣的兩列光源，這兩列光源發生幹涉，相位相同效果就加強，相位有差就抵消，最後再放置一塊黑色屏幕，承接幹涉產生的明暗條紋。通過這個實驗，老師告訴我們光具有波粒二象性，也就是說光既是一種波也是粒子。對於光這種物質相信大家不會陌生，我們每天都在跟它打交道，它的速度是恆定的光速，是人類所見的最快速度，其它物質的物質只能無限接近光速。
可能在很多人看來，雙縫幹涉試驗是非常簡單的實驗，向我們證明了光的波粒二象性。可是誰也不會想到，這個看似簡單的試驗最後卻成為了科學界的一大難題，至今無法對它進行破解，這是怎麼一回事？波粒二象性不僅存在於光子中，質子、電子和其它基本粒子都具有這種特性，它們即是一種粒子也是一種波。所以用電子進行雙縫幹涉實驗，也會出現明暗的紋路，並且電子更容易觀察。因此，科學家做雙縫幹涉試驗的時候用的就是電子，而且是單個電子，因為這樣更容易觀察光的特性。物理學家克勞斯用電子發射器對著雙縫擋板的其中一條縫發射了單個電子。一個電子發出後間隔微小的時間再發出第二個電子，沒想到也能出現明暗條紋。要知道，之前用蠟燭作為光源是一大堆粒子同時通過雙縫，而單獨一個電子通過雙縫也能產生明暗條紋，則說明一個電子是同時通過了兩條縫，自己和自己發生幹涉。
電子發射通過雙縫變成了波，這不難理解也證明了電子也具有波粒二象性。可是接下來的實驗確讓科學家失去了鎮定。為了更好的記錄觀察電子通過雙縫的過程，科學家在雙縫前安裝了粒子攝像頭。可是詭異的一幕發生了，這個時候電子發射器發出的電子，到達屏幕上後只剩下了一個點，波紋消失了。這說明電子並沒有同時穿過雙縫，電子只呈現它粒子的一面，而沒有展現出波的一面。這是怎麼回事？當科學家撤走粒子攝像頭後，屏幕上的明暗紋路又出現了，再安裝上的時候，紋路又消失了。這表明對電子進行觀察會影響電子的狀態，電子是粒子還是波，取決於外界的觀察。這種情況，在科學家的探索研究生涯中還是頭一次遇見，以前的研究探索，即使研究微觀世界也可以通過粒子探測器進行記錄跟蹤觀察，將觀測過程保存以來可以更好地進行研究。可是電子的波粒二象粒卻無法通過探測器進行跟蹤觀察存儲，只能是我們通過肉眼在外界觀察，一旦有探測器參與進行，電子的波的一面立馬消失。
這種詭異的現象仿佛電子是有生命的，被人發現了就變成粒子態，沒被發現就偷偷變成波態，完全顛覆了認知。為了進一步解釋這種現象，科學家設計了延遲實驗，但結果更是毀三觀。前面的觀察是電子未通過擋板前發生的，這一次科學家準備將粒子攝像頭放到擋板的後面。如果電子是因為穿過擋板前發現了探測器而進行的變數，那麼當粒子通過擋板，已經完成了波粒二象性的事實之後，是否就能夠被粒子探測器進行觀測呢？延遲實驗的原理相當於把探測器移到了擋板和屏幕之間，讓粒子先做出選擇然後再觀察。當單子電子通過擋板後，瞬間開啟探測器，這個時候電子已經通過雙縫形成了事實，按道理來說，它應該會在屏幕上表現出波粒二象性。可是結果卻讓人們再次震驚，這個時候屏幕上的幹涉條紋消化，仍然只剩下一個亮點。波的特徵再一次消失，這相當於因果關係顛倒了。
雙縫幹涉試驗表現出的這種神秘現象在科學界引起了很大的轟動，很多的科學家也進行了大量的實驗，不管如何操作，只要是有粒子類的探測器加入進去，光子，電子等的波紋都全部消化，最後只剩下粒子的特性。可是當粒子探測器關閉的時候，幹涉波紋又重新出現了。這與宏觀世界的法則完全相反，對於這種詭異的現象，目前科學家也沒能給出合理正確的解釋。雖然不少科學家猜測，會不會是粒子探測器的某種物質幹擾到了光子的傳輸？可是換做其它類型的攝像頭，探測器，試驗結果仍然是一樣的。有可能光子，電子等粒子遠比我們想像的要複雜，就拿光子來說，雖然現在科學的觀點是具有波粒二象性，可這個結論是否完全正確，科學家也不敢100%肯定。可能在這個實驗的詭異現象沒有出現之前，光子的波粒二象性地位是毫不動搖的。可是詭異的實驗現象出現之後，科學家就不敢完全肯定了，有可能光子還有第三種特徵，正是這種特徵才出現了這種詭異的波消失重現的神秘現象。
不過，科學是不斷向前發展，相信隨著人類科技的快速發展，未來必然會破解造成這種詭異現象的原因是那什麼，那個時候可能人類對光子，電子的特徵會有更新的認知。小夥伴們，你們對此有何看法？歡迎大家在下方留言討論，發表自己的見解和看法。