电子双缝干涉实验为什么会让科学家感到恐怖？到底发生了什么？

摘要：双缝实验所揭示的现象，实际上触及了量子力学中的基本问题，为量子力学的建立奠定了基础。许多量子力学的核心理论，如不确定性原理、量子纠缠、多重宇宙、薛定谔的猫以及波函数的塌缩等，都源自这个实验的启示。

"让科学家感到恐怖"的说法可能过于夸张，实验的结果不过是出人意料罢了。

双缝实验所揭示的现象，实际上触及了量子力学中的基本问题，为量子力学的建立奠定了基础。许多量子力学的核心理论，如不确定性原理、量子纠缠、多重宇宙、薛定谔的猫以及波函数的塌缩等，都源自这个实验的启示。

然而，这一切源自科学家们数百年来对于“光”之奥秘的不懈探求，引领人类走向了一个崭新的世界观，并由此催生了再次颠覆我们认知的量子力学。这一漫长而艰辛的过程，始于伽利略对光学研究的起步。

众所周知，光赋予世界以光明，没有光，我们便无法看清一切，世界亦不复存在。然而自古以来，人们并未给予光足够的重视，因为它自始至终都是常在的，似乎无需努力就能得到的东西，自然不会受到关注。直到伽利略这位实验科学之父对光速产生了好奇，开始尝试测量光速，光的性质才开始受到人们的重视。

伽利略的测量方法颇为原始，他和弟子各站在相隔一英里的两座山头，手持灯笼，通过秒表记录各自举灯的时间间隔。尽管他尝试通过这种方式来测量每秒三十万公里的光速，但显然是徒劳无功的。然而，他坚定地认为光是有速度的，只不过极快而已。

尽管伽利略没有测量出光速的具体值，但他开启了人们对光速探究的兴趣。一代代科学家不断改进测量方法，终于在上个世纪八十年代，科学家们确定了精确的光速值，即光速c=299792458米/秒。人们从光速测量开始，不仅对光速产生了兴趣，对光的性质也开始进行研究。

关于光的性质的最初探索，可以追溯到法国的哲学家、数学家、科学家勒内·笛卡尔，他在1637年出版的《方法论》中提出了两种假设，一种是认为光是类似于微粒的物质，另一种是认为光是通过“以太”传递的压力。虽然他没有明确提及光的波动性，却为未来的光的粒子说与波动说的争论埋下了伏笔。

1655年，意大利的波伦亚大学数学教授格里马第发现了光的衍射现象，他推测光可能是类似于水波的流体。他通过小孔成像实验进一步验证了这一观点，虽然他没有认识到这是光的双缝干涉现象，但他是光波动说的最早倡导者。

1663年，英国科学家波义耳发现了颜色并非物体本身的性质，而是光作用的结果，他记录了光照射肥皂泡和玻璃球留下的彩色条纹，这进一步证实了格里马第的说法。英国物理学家胡克重现了格里马第的实验，并通过观察肥皂泡提出了“光是以太中的纵向波”的假设。

1672年，牛顿发表了《关于光和色的新理论》，阐述了他通过棱镜分解白光得到彩色光谱的实验。他建立起光的微粒说，认为白光是由不同颜色微粒混合而成。自此，关于光的波动说与粒子说的争论拉开了序幕。

随后，波动说和粒子说的争论持续了200年。波义耳、胡克等人发现了光的颜色，似乎成为引发波动说的导火索。

1672年，牛顿在《关于光和色的新理论》中阐述了微粒说，对波动说进行了反驳。此后，波动说与粒子说的争论愈发激烈。

荷兰著名天文学家、物理学家和数学家惠更斯加入了争论。他在访问英国期间与牛顿会面交流，但他通过研究格里马第的实验，认为许多现象无法用微粒说解释，因此最终支持了波动说，与牛顿产生了分歧。

1678年，惠更斯在《光轮》中阐述了光的波动理论，成为波动说的完整理论的提出者。同年，他发表了反对微粒说的演讲。他认为光是一种机械波，依靠物质载体传播的纵向波，传播媒介就是“以太”。他证明了光的反射和折射定律，并解释了光的衍射、双折射现象，以及“牛顿环”实验。

波动说与微粒说的争论一直持续到1990年惠更斯的《光论》出版。在此期间，惠更斯不断宣传波动说，反驳牛顿的微粒说。而牛顿则针锋相对地提出了两个论点：一是如果光是由粒子组成，会相互碰撞，导致传播方向改变，而实际并非如此；二是波动说无法解释冰洲石的双折射现象。此外，牛顿还推广了物质的微粒观，并将其与质点力学体系融为一体，强化了微粒说的地位。

随着牛顿在光学著作《光学》中的观点逐步建立起完整的微粒说，并在1704年出版，此时惠更斯和胡克已去世，波动说无人应战，牛顿的微粒说在整个18世纪占有绝对统治地位。

然而，到了十九世纪初，英国医生、物理学家托马斯·杨的双缝实验，像一颗石子掉进平静的水面，让被遗忘的波动说重新泛起涟漪。