延迟双缝实验通俗解释（我们需要从四个方面来解释电子双缝实验）
延迟双缝实验通俗解释（我们需要从四个方面来解释电子双缝实验）第三点：电子通过一个缝隙不会产生干涉条纹，这意味着什么？在这里提前说一句，大多数相信它可以同时穿过两条缝隙的人，都会拿高维度空间来解释。说这个不是我们这个世界的人可以理解的。我是持反对意见的，也多次提及了。第二点：一个电子会同时通过两条缝隙吗？答案很明晰：各位我一直说，人一定站在可以想象的地方说事。对于不可想象的事情，要保持谨慎。这个就是了。也就是说电子不会同时通过两条缝隙！你可以假设它同时通过两条缝隙，可是接下来你怎么给我描述，它同时通过两条缝隙的过程？各位，这就是反证！你一定要站在可以想象的地方说事！不然那才是胡说。这是我一直强调的！
一起来分析一下，这个诡异的电子双缝实验吧。我们一个个来说，层层递进。
第一点，我问大家一个问题？一个电子可以发生干涉条纹现象吗？
答案很明晰：一个电子不可能发生上述干涉现象，也就是不可能出现干涉条纹。
这意味着什么？ 这意味着电子双缝干涉条纹现象是群体行为！非个体行为！ 相信大家都赞同。然后我们继续往下走。
第二点：一个电子会同时通过两条缝隙吗？
答案很明晰：各位我一直说，人一定站在可以想象的地方说事。对于不可想象的事情，要保持谨慎。这个就是了。也就是说电子不会同时通过两条缝隙！
你可以假设它同时通过两条缝隙，可是接下来你怎么给我描述，它同时通过两条缝隙的过程？各位，这就是反证！你一定要站在可以想象的地方说事！不然那才是胡说。这是我一直强调的！
在这里提前说一句，大多数相信它可以同时穿过两条缝隙的人，都会拿高维度空间来解释。说这个不是我们这个世界的人可以理解的。我是持反对意见的，也多次提及了。
第三点：电子通过一个缝隙不会产生干涉条纹，这意味着什么？
只开一条缝隙不会产生条纹，就说明了两条缝隙的必要性。这和经典的光的干涉现象没有本质区别。各位我再问你一次，你认为有本质区别吗？
没有的。就干涉而言，都是干涉！都出现干涉条纹。那么你如果敏感的话，问题就脱颖而出了。那就是经典的光的干涉是一束光。不是一颗光子。我们现在说的电子双缝实验，也可以说是单电子双缝干涉实验。这就是它们的区别，但再次强调，就干涉而言，它们的本质是一样的。
但可不可以用惠更斯，菲涅尔，托马斯杨的光的波动理论来解释，就是我们要考虑的问题。
我们的问题永远没有最后一个。就上面第三点内容提问，你还能想到什么关键问题？ 好好想一分钟，再接着往下看。
问题是——经典的光的干涉对于观测行为，不做反应！这是一个很大的问题！但我未发现众多的资料中有提及。 也就是说你看不看都无所谓，只要光通过两条缝隙的实验条件符合，干涉条纹就出现。
但单电子却不是这样的了。这是一束光和一个个电子发射的区别！区别是什么呢？可以说一个电子更加“敏感”。
综合起来，就是第三点，可以引申出两个问题【哪两个问题？你总结出来了吗？】。这两个问题我们都要回答。但回答之前，我们继续往下走。
两个问题是：1、可以用经典的光的波动理论来描述电子双缝实验吗？2、为什么一个电子更加“敏感”？
第四点：观测行为影响实验结果，该怎么解释？
各位这个问题非常大，我不知道你意识到没有。这不是简单技术层面问题，这是关于客观世界哲学层面的问题。就观测而言，你怎么界定？
你来给我描述一下？
不妨我再问几个问题，摄像机观测和人眼观测一样吗？人和动物观测一样吗？
这两个问题其实是在问：人和物体观测一样吗？高级意识和低级意识影响一样吗？
这个我知道难不倒大家。因为大家从网上了解到的知识，就非常清楚了。无论是你自己看，还是摄像机看，干涉条纹就不出现。有观测行为就会影响到。和高级意识和低级意识也没有区别。
这就奇了怪了！这就意味着，一个开着的摄像机和一个关着的摄像机是不同的！或者说一个开的摄像机和实验室中其他的物件都是不同的。
这就是说为什么这是个大问题，得从哲学范畴去认识了。这个问题才是最蛋疼的。
从最根本的角度去想的话，一个摄像机和实验室中其他的所有物件没有什么本质不同，都是物质。而万物皆有辐射，所以说干扰存在是必然的。这是个“老生常谈”的关于实验环境和器材对结果影响的话题。
但为什么一个开着的摄像机，会这么明显的干涉实验结果走向呢。
而且大家还应该这样想，观测距离有影响吗？因为这是很多实验，无法避免的情况。
比如在某大学一个实验室中做这个实验。问题是你在实验室的时候，有多少人的视线是看着你的实验室的，这算观测吗？还是说算观测，但实验室隔绝了这样的观测？所以说观测这个东西，界定还是一个问题。
目前是这样的认为，实验外面的情况，对实验室内的实验，起不到观测作用。也就是说人的辐射和意识对实验情况，起不了作用。
难道说电子具有自我意识？可以智能识别观测体？显然这是不可想象的，所以讨论方向错误。
真实的事实是电子，或者光子不可能具有自我选择意识。该实验也与意识无关。
有这样一个新闻，足以说明这一点。新闻来源是中科大新闻网：中国科学技术大学郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室李传锋研究组首次实现了量子惠勒延迟选择实验，制备出了粒子和波的叠加状态，极大地丰富了人们对玻尔互补原理的理解。研究成果作为封面文章发表在9月份的《自然-光子学》上，英国著名量子物理学家Adesso教授和Girolami教授在同期杂志的《新闻与观察》栏目以《波-粒叠加》为题撰文评述了这一研究成果。
《自然-物理》杂志也以《选择的问题》为题在《研究高亮》栏目报道了该成果。
光是什么？这是个古老的科学问题。三个世纪以来粒子和波的概念就一直是对立的，比如牛顿最初的粒子说和胡克及惠更斯的波动说。现在我们对光的理解可以归结为玻尔的互补原理，即光具有波粒二象性，波动性和粒子性这两种属性即对立又互补，一个实验中具体展示哪种属性取决于实验装置。
比如在由两块分束器构成的马赫-曾德干涉仪中，单个光子被第一个分束器分到两个路径上，在第二个分束器所在位置重合。如果我们选择加入第二个分束器，则构成干涉仪，有干涉条纹，观测到波动性，反之如果我们选择不加第二个分束器，则不能构成干涉仪，没有干涉条纹，观测到的是粒子性。马赫-曾德干涉实验是可以用量子力学解释的。
然而存在一种隐变量理论认为，光子是有自由意志的，在进入干涉仪之前光子就察觉到有没有第二个分束器，然后光子根据它察觉到的信息决定自己经过第一个分束器的方式，从而展现粒子性或波动性。为了检验这种隐变量理论和量子力学孰是孰非，玻尔的学生惠勒于1978年提出了著名的延迟选择实验，即实验者延迟到光子已经完全经过第一个分束器之后再选择加不加第二个分束器。
在经典的惠勒延迟选择实验中，探测光的波动性和粒子性的实验装置，即加与不加第二个分束器，是相互排斥的，因此光的波动性和粒子性不能够同时展现出来。
李传锋研究组设计出了量子实验装置，巧妙地利用偏振比特的辅助来控制测量装置，使得测量装置处于探测波动性与探测粒子性的两种对立状态的量子叠加态上。他们利用自组织量子点产生的确定性单光子源作为输入，实现了量子的惠勒延迟选择实验，排除了光子有自由意志的假设，并首次观测到了光的波动态与粒子态的量子叠加状态。
实验结果显示，处于波粒叠加态上的光子，既不象普通的粒子态那样没有干涉条纹，也不象普通的波动态那样表现出标准的正弦形干涉条纹，而是展现出锯齿形条纹这样一种“非波非粒，亦波亦粒”的表现形式。
《波-粒叠加》一文高度评价这项工作：“量子惠勒延迟选择实验的实现挑战互补原理设定的传统界限，在一个实验装置中展示光子可以在波动和粒子两种行为之间相干地振荡”。《选择的问题》一文则评价该成果“重新定义了波粒二象性的概念”。
量子实验装置的引入，使得人们可以从一个全新的视角来观察世界，就好像给我们安上了一双“量子的眼睛”，能够看到经典探测装置观察不到的物理现象。此项研究工作拓展和加深了人们对玻尔互补原理的理解，揭示了互补原理和叠加原理间的深层次关系，也使得人们对“光是什么”这个萦绕千年的问题有了更进一步的理解。
该项研究受到科技部和国家自然科学基金委的资助。
以上就是该新闻的全部内容。人们的认识一定是深化的，世界的不确定性，在于我们知道的不够多，掌握的不够全面。
无独有偶，2015年澳大利亚一个研究小组也获得光同时表现出波粒二象性的单个快照。为了让大家了解的详细，我将这个新闻也摘录如下。
新闻如下： 据澳大利亚spacedaily网站2015年3月3日报道，量子力学告诉我们：光可以同时表现波粒二象性。然而，人类迄今为止还从未在实验上同时拍摄到光的波粒二象性；最多我们能看到光波动性和或粒子性，但总是在不同时间。
通过采用完全不同以往的实验方法，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的科学家们第一次从实验上同时拍摄到光波粒二象性的快照。这项突破性研究成果发表在《自然通讯》杂志上。
当紫外光线照射金属表面时，它导致电子发射。阿尔伯特 爱因斯坦这样解释“光电效应”：光原本认为仅仅是一种波，其实它也是一束粒子流。虽然各种实验已经成功观察到了光的波动性和粒子性行为，但是它们从未被同时观测到。
研究经典效应的新方法
EPFL的Fabrizio Carbone领导的一个研究小组，利用一个巧妙的方法完成了一项实验：使用电子来使光成像。研究人员有史以来第一次，获得光同时表现出波粒二象性的单个快照。
实验这样设置的： 一束激光脉冲照射在微小的金属纳米线上。激光使纳米线中的带电粒子能量增加，引起它们振动。
光沿着这根小小的纳米线在两个可能的方向上传输，就像公速路上的汽车。当沿相反方向传输的光波相遇时，它们会形成驻波（stand wave）。这里，驻波成为实验的光源，在纳米线周围辐射。
实验的巧妙之处在于：科学家们在纳米线附近发射一束电子流，利用它们来使光的驻波成像。因为电子与限制在纳米线中的光相互作用，因此，电子会加速或减速。利用超快显微镜对电子速度发生变化的位置成像，Carbon的团队现在可以使这个作为光波动性指纹的驻波可视化。
这种现象说明光的波动性，同时它也证明了光的粒子性。当电子在很接近光驻波的地方传输时，它们与光粒子，即光子发生碰撞。
如上文所述，这会影响电子的速度，使它们移动得更快或更慢。这种速度变化表现为电子和光子之间能量“包”（量子）的交换。这些能量包之间的交换，表明纳米线中的光是一种粒子。
【这个就是照片】
Fabrizio Carbone说：“这项实验有史以来第一次证明，我们可以直接拍摄量子力学及其矛盾属性。”
此外，这项开创性工作的重要性在于它可以扩展基础科学到未来技术。正如Carbone解释说：“能够像这样在纳米尺度对量子现象进行成像和控制，开辟了迈向量子计算的新途径。”（中国航天系统科学与工程研究院 姚保寅）
各位看了这两个新闻，你有什么感受。还能跟的上节奏吗？还记得前面的分析吗？
也就是要解释电子双缝干涉实验主要是两个问题：1、单电子是波还是粒子。2、观测影响结果的合理解释。
就是上面提到的第三点分析，光的干涉和电子干涉本质是一样。不一样的是经典的光的干涉是一束光，而量子力学电子干涉，可以是单电子。那么问题就转化为单电子是波还是粒子。
就干涉而言，一定要是波，才能行。这是前提条件。上面我给大家列出的两个案例，其实就是答案。答案是单子电子也具有波的性质。通过自相互作用，发生干涉。就像上面两个新闻中所揭示的那样。
这样就不用考虑它究竟是通过哪个缝隙的问题了，通过哪个都是可以的，都是可以通过自相互作用发生干涉的。但一定不是电子同时通过两个缝隙，不会有这样的情况。
这时候你有提问吗？ 你没有的话，我来问你。一个电子都可以通过自相互作用干涉的话，那怎么看不到干涉条纹呢?
答案很简单，一个电子可以发生干涉，但一个电子的干涉可以忽略不计，也就是你观测不到。这是量变到质变的认识。
你还有问题要提问吗？你没有？ 好，我继续问你！既然一个光子或电子可以通过自相互作用干涉，那么为什么还要开两条缝隙？一条为什么不行？
这个就简单了，回到第三点的提问和分析处。因为波动关系，我们必须要用惠更斯和菲涅尔的光的波动理论，来解释。也就是波动“包络面”“次波”的概念的来理解。在本书前十几章关于光的论述中，很全面了。篇幅有限，再写多了，大家都跟不上了。所以这个知识点，大家返回去看看。
好了，第一个问题解决了。现在开始解决第二个问题，观测影响实验结果。
首先我通过上面的论述，有两个排除！各位是哪两个？答不上来的，就是没有跟上的人。再返回去看看。我之所以这样不断的提问，就是为了让你不断的跟上思路走。
两个排除是——第一个是排除人的意识对实验的影响，第二个排除是电子本身不具有意识，上帝“开玩笑”的影子更是没有。
当然严格意义上来说，第一个排除是相对排除，不能说绝对排除。因为人的意识不能脱离人体，人体发生的是辐射。不能说辐射对实验是绝对隔离的。所以说是相对的，也就是说这种影响，可以忽略不计。
观测行为影响测量的原因是“定向”影响的原因。我这样来解释，在一个实验中，一个物体可以算是一个眼睛，物体是通过辐射来“观测”的，这个时候，观测是无序的，混乱的。
现在有一个开着的摄像机，对着双缝观测，形成一个“定向观测”，影响到了电子的干涉条纹的形成。“定向”观测取消，干涉条纹又出现。
如果以开着的摄像机和物体是不同的东西，有不同的本质，那么整个哲学大厦，就要动摇了。即使我们通过物体存在的状态来分别也是不行的。你不能说摄像机是开着的，通着电，电自然有磁场。这是没有错的。可是实验室通电的就只有摄像机吗？ 发射电子的装置是摆设吗？
所以不同的就是“定向观测”这个问题。不过我说实话，这是思前想后，目前能想到的合理自洽的解释。其他几个想法都被我否决了。
而且观测距离也是问题，也就是距离是有限制的。不能说你在一个露天实验室做这个实验，我在月球上看着你，或我在楼顶对着你实验装置的双缝看着，能影响你的实验结果吗？ 电子干涉条纹不会出现吗？ 肯定会出现，而不是不会出现。
但问题又来了，那么为什么干涉影响不了光束呢？答案是光束和一个电子的“稳定性”不同。影响的能量不足以影响到光束形成干涉条纹，但足以影响到电子的干涉条纹形成。这就是量子力学与宏观物理学的区别。这也是我在上面说电子是“敏感”的。
所以第二个难题的解答，就是上面所说这样。我总结一下。观测是有影响的，但分无序影响和定向影响。定向影响会干涉到电子干涉条纹的出现。而无序影响不会的。
至于影响的机制，是通过场，还是通过直接影响电子。我自己以为是通过场，通过时空来影响，作用于电子，以这样的方式来说破坏电子的干涉条纹形成。
这个研究方向的实验不难做。我希望科学家看到，可以做一个相关实验。比如一个实验外的定向磁场，来影响电子双缝实验，干涉条纹的结果也应该不能出现。取消这个定向磁场的影响，干涉条纹出现。这个时候，定向磁场就充当了“定向”影响。
好了，两个问题都解决了。但可能大多朋友理解上还有困难，我既然是写科普，写科普启发。就应该写的更通俗一点。我再针对这两个问题，分别举一个形象的例子以帮助大家理解我要表达的思路。
第一个单电子干涉，需要有波动性的。就好像一个人跳格子，左一下，右一下，这样就留下了干涉条纹。不是说一个粒子同时通过两个缝隙。
第二个观察行为影响结果，可以这样理解。一组“电子”水波，向前走，遇到挡板的两个缝隙，大家知道肯定要发生干涉条纹的。但这个时候，水盆里突然掉入一块石头，干扰了干涉条纹的形成。没有这块石头【观测行为】，干涉条纹将会出现。
好了，各位，今天的科普内容，就到此为止。一个量子物理学的漩涡中心问题，我当然希望自己的解释是正确的。但我经常说，我们的问题永远没有最后一个。所以关于我的解释，你一定能找到问题，一定会有很多。其实我自己也找了几个。
摘自独立学者，诗人，科普作家灵遁者量子力学书籍《见微知著》
