解读电子双缝干涉实验，为什么让科学家感到恐惧？

摘要：然后我们来看杨氏双缝实验，一道光束穿越双缝，相当于两个完全一致的光源，波峰与波谷互相叠加，形成明暗相间的条纹，这正是波的特性。

用易懂的方式诠释波粒二象性。

设想有一间屋子，你站在门口，射出一发子弹，它径直飞入房间，精准击中一处，这就是粒子性，直线行进的特性。

再想象同样的屋子，你这一次是从门口大声呼喊，声音在房间内各个角落都能听到，这是波的特性，无处不在。

看似截然不同的两种特性，在微观世界里，它们却能够共存。记住这一点，对于接下来的内容至关重要。

然后我们来看杨氏双缝实验，一道光束穿越双缝，相当于两个完全一致的光源，波峰与波谷互相叠加，形成明暗相间的条纹，这正是波的特性。

如果是粒子的话，想象你用机关枪扫射双缝，并在后方放置一块挡板。唯有在与双缝连线的延长线上，挡板上才会出现弹孔，形成两块密集区域，这便是粒子性的标志。

接着是电子双缝实验。当一束电子通过双缝时，你会看到熟悉的干涉条纹，表明电子显示出波动性。

哪怕我们一次只发射一个电子，最终仍会观测到干涉条纹。这时，我们会好奇：单个电子如何在不经意间通过双缝，与自身发生干涉，从而形成明暗条纹？

为了解答这个问题，科学家们在双缝处安装了传感器，电子一经过就能被侦测到，进而得知电子是通过哪一个缝隙的。然而，当传感器启动时，干涉条纹消失了，电子集中于两个特定区域，表现出粒子性。

后续的实验设计更加巧妙，那就是延迟擦除实验。双缝干涉的怪异之处在于这个延迟擦除，它足以颠覆你的认知。

目前我们明白，只要能侦测到电子通过的具体缝隙（表现出粒子性，干涉条纹消失），而不进行测量时（波动性显现，出现干涉条纹）。那么，如果我们将是否进行观测的决策放在干涉已经发生之后，又将如何呢？这就是所谓的延迟概念。

首先，我们需要了解量子纠缠的概念，也就是说，两个粒子一旦纠缠，测量其中一个的状态便能得知另一个的状态，无论它们相隔多远。

接着，让我用浅显易懂的语言概括延迟擦除实验。

想象光通过AB两个缝隙，紧接着通过一个晶体，它会制造出一对纠缠的光子（甲和乙）。甲飞向屏幕，决定是否出现干涉条纹；乙则飞向另一个设备，也就是延迟观测装置。通过观测乙，我们就能间接知道甲的状态。

延迟观测装置为来自A缝和B缝的光设计了两条不同的光路。来自A缝的光进入光路a，来自B缝的光进入光路b。由于两条路径长度不同，乙光子通过光路a需要时间t1，通过光路b需要时间t2。根据乙最终到达检测结构的时间，我们就可以得知它选择的是哪条路径。一旦知道乙走的是哪一条路径，就能反推它是穿过了哪一个双缝，这时屏幕上的干涉条纹就消失了。

随后，如果调整光路b中的一部分，使其与光路a长度相等，也就抹除了二者之间信息的差异，乙光子到达检测结构的时间一致，我们无法得知它选择的是哪条路径，也就无法反推它穿过了哪个缝隙。这时，屏幕上的干涉条纹又神奇地出现了。

也许你会疑惑，为什么不直接在缝隙上测量，非要搞得这么复杂？

重点来了！