量子力學為物理學理論，是研究物質世界微觀粒子運動規律的物理學分支，它與相對論一起構成現代物理學的理論基礎。量子力學不僅是現代物理學的基礎理論之一，而且在化學等學科和許多近代技術中得到廣泛應用。但是，關於它產生的一些令人匪夷所思的現象！我們暫時能做的也只是認識它，接受它！而這些現象背後的原理，我們卻一無所知。
單粒子雙縫實驗
單粒子雙縫實驗的結果，是科學史上最顛覆人們常識的實驗結果之一！它是對，與符合物理直覺的宏觀世界，截然不同的量子世界的一種完美詮釋！根據實驗結果來看，現實的本質可能完全不是物質的！至少與我們熟知的世界大相逕庭！
首先，我們要從水波雙縫實驗開始說起。當實驗中，人為製造的水波紋向四周擴散時，一段距離外我們設置了一個，中間有兩條縫的障礙物。那麼，絕大部分水波都被阻擋，但是兩條縫隙處，是有波紋可以穿過的。從兩條縫隙處穿過的波紋，形成了兩個新的波紋。而這兩個波紋在並行狀態下，各自的波峰和波谷會產生相互幹涉相互作用。那麼，它們就會形成一種特有的典型圖形！我們把它稱作幹涉條紋！
這裡說明一下，任何具有波的特性的物質都會產生相似的幹涉條紋！比如，剛才說到的水波還有聲波或者是光波。託馬斯楊，就在1801年首次觀察到了光的雙縫幹涉！一束光，經過兩條很窄的縫隙後，產生了數條明暗不等的條紋。很明顯，跟水波實驗得到的幹涉圖形非常相似，當然現在的我們都知道光是電磁場中的一種波，這點毫無疑問！鑑於光同屬于波的特性，那麼出現和水波相同的結果也是非常合理的。同樣我們也知道！光是由不可再次分割的一小束電磁能量，也就是「光子」組成的。所以，每個光子都是電磁場的一小段波！且每段都是不能再次分割的最小狀態。
光子雙縫實驗
那麼在這樣的情況下，我們用光子繼續實施雙縫實驗。當同時發射多個光子時，每個光子都只能穿過其中一條縫，因為它是不能再次分割的最小個體。不可能分為兩個分別穿過兩條縫，然後再合為一體。所以，如果我們同時發射多個光子，讓他們分別穿過兩條縫，那麼出現幹涉條紋是不成問題的。因為它們波的特性，依然會相互作用，並最終產生幹涉條紋。
實驗進行到這裡，一切似乎都沒有跳脫宏觀世界的物理規律，完全一目了然，很好理解！看起來似乎量子力學並沒有多少神奇之處！別急，接下來讓人匪夷所思的瘋狂現象發生，當科學家們稍稍修改了一些實驗流程。在每次只發射一個光子的情況下，發射多個光子後，幹涉條紋依然詭異的出現了！等等，之前我們說過，幹涉條紋的形成不是由至少兩個類波特性的物質，穿過兩條縫隙，在並行狀態下，相互幹涉、相互作用的結果嗎？為什麼只發射一個類波的光子，一次只穿過一條縫隙，在沒有和任何物質發生幹涉和作用的情況下，仍然會出現幹涉條紋？
情況是這樣的，當發射第一個光子穿過其中一條縫隙後，它就會落在一個能觀測落點的屏幕上。然後發射第二第三第四個也是一樣，穿過縫隙留下一個落點！但是，當你不斷發射單個光子，隨著落點越來越多。你會發現，神奇的幹涉條紋產生了！可是明明每次只發射了一個光子，在過程中，它能跟誰產生互相作用呢？這一點非常神奇！而且，不只是光子發射單個電子，也會有同樣的結果產生，這還包括原子分子或者是由60個碳原子組成的巨型球狀分子， 也能在實驗中得出同樣的結果。所以，我們不得不接受！這些組成世界萬物，包括你我的最小物質，都是以某種波的形式，穿過這兩條縫。穿過之後，又與其自身，幹涉，作用！最終形成了幹涉圖形！
什麼是波函數
這樣的說明非常抽象！這裡舉一個不一定恰當的例子，來解釋一下這個現象！這就好像在實驗中光子從出發到落點的範圍內，有一張特定規律波動的網。當發射單個光子時，光子會被這張網的特定規律波動而影響，最終在這張網的特定規律波動下！隨機產生了一個落點。嚴格來說這個光子的落點，會落在這個規律波動的絕對範圍內的任何一個點。當發射的光子數量越多，那麼在這張網的特定規律波動下隨機產生的落點，就會越多！也就必然形成了幹涉條紋。
或者與其說，看似實驗中同時發射多個光子，它們穿過縫隙後由于波的特性，相互幹涉相互作用而產生幹涉條紋。不如說，它們之間其實並沒有產生相互幹涉，而是這張看不見的特定規律波動的網，所作用的結果！這張特定規律波動的網就是量子力學的核心—波函數！
我們歲提到這張網是特定規律波動的網，那麼這個特定規律又是什麼？當這張網開始作用於光子的那一刻！這個特定規律就包含了光子，所有可能落點的信息，也包含了行程中每個階段，光子所有可能的位置以及軌跡信息。也就是說我們一開始就知道這個特定規律發生作用後的絕對範圍！每次發射一個光子，只要總的發射數量足夠，就能夠顯示出幹涉條紋。但是在特定規律開始作用於光子，到沒有產生最終結果的這一階段，光子的準確位置及運動軌跡，是一個無法判斷的「隨機」狀態。也就是說，這個「特定規律」裡面的規律，我們暫時還不了解！
波粒二象性與波函數坍縮
我們在光子被射出後，架設一臺觀測設備來看看，每個光子在過程中的運動軌跡，不久好了？可是，當我們試圖觀測光子的運動軌跡時，詭異的事情發生了！這些被全程觀測行為軌跡的光子沒有了波的特性！實驗中記錄光子落點的屏幕，也沒有像我們想像中那樣出現完美的幹涉條紋，不管發射多少光子，也不管一次只發射一個光子，或同時發射多個光子。記錄落點的屏幕上，顯示的只是跟兩條縫隙大小一致的光直射圖形！這些被全程觀測行為軌跡的光子，完全展現出了另外一種特性，即宏觀世界中的粒子特性。這兩個只觀測結果和想要觀測過程而展現出不同特性的奇怪現象，就是量子力學中所稱的「波粒二象性」。而那張網因為被觀測了過程就失去了特定規律的詭異現象在哥本哈根的詮釋中被稱為「波函數坍縮」。
可是，為什麼當我們試圖完整觀測光子運動軌跡和最終落點時，這張特定規律波動的網就不存在了？我們都知道，蝙蝠的超聲波定位系統是如何工作的。首先蝙蝠擁有一套超聲波發射和接收裝置，它向四周發出一段超聲波，當超聲波遇到物體時，會被反射回蝙蝠的聲波接收器。再有蝙蝠的一套信息處理系統根據超聲波返回的方向、大小、時間等一系列信息得出物體的方位、大小和距離。
超聲波屬於微觀世界中的物質，其質量和作用力都不會對宏觀世界的物體產生影響，進而發生位置改變！所以蝙蝠就會收到準確的信息，來幫助它做出正確的判斷！但是，鑑於我們的雙縫實驗中觀測設備，也會發出某種微觀世界的物質，再通過這種物質的反饋，從而得到觀測信息。而被觀測者「光子」本身就是微觀世界中的一種物質，所以在微觀世界中他們的作用關係是對等的！