“电子双缝实验”是用来一种研究电子的波动性与粒子性的实验,简单来讲,该实验需要三种装置:一个电子发射装置、一个带有两条狭缝的挡板、一个用来接收电子的屏幕,准备就绪之后,研究者会利用电子发射装置向挡板上的双缝发射电子,电子穿过挡板上的狭缝之后,就会打在设置在挡板后方的屏幕之上,然后研究者就可以对电子在探射屏上产生的现象进行观察。
然而就是这样一种看起来很简单的实验,却得出了不可思议的结果,甚至有人还认为,“电子双缝实验”的结果,令人感到“毛骨悚然”,为什么这么说呢?下面我们就来简单了解一下。
在初步实验时,研究人员利用电子发射装置发射的是由大量电子组成的电子束,根据设想,假如电子是以粒子的形式穿过了双缝,那么屏幕上就只会显示对应于狭缝尺寸与形状的图样,而假如电子是以波的形式穿过了双缝,那屏幕上就会显示出波的干涉条纹。
实验结果表明,在大量电子穿过双缝打在屏幕上之后,屏幕上出现了波的干涉条纹,这其实也很正常,毕竟像电子这样的微观粒子都具有“波粒二象性”,也就是说,电子可以同时具有波和粒子的双重性质,它们以波的形式穿过双缝,可以说是一种正常现象。
随着科技的进步,人类对微粒粒子的掌控水平也越来越高,当人们能够设计出一次发射一个电子的发射装置之后,研究者对“电子双缝实验”进行了升级,即:一次发射一个电子,然后观察电子到底会以什么样的形式来穿过双缝。
实际结果表明,随着单个电子的不断发射,屏幕上仍然会出现波的干涉条纹,而这也就意味着,即使是单个电子,也是以波的形式同时穿过两条狭缝,并且它们还会自己与自己发生干涉。
这就有点令人觉得奇怪了,为了搞清楚电子到底是怎么穿过挡板上的双缝的,研究人员在挡板以上安装了可以探测电子的装置,于是不可思议的实验结果就出现了。
研究人员发现,如果打开探测装置,那电子就只会从单条狭缝中穿过,屏幕上也只会出现对应于狭缝尺寸与形状的图样,而如果关闭了探测装置,那波的干涉条纹就会在屏幕上出现。
为了保证实验的准确度,这样的“单电子双缝实验”曾被大量地重复进行,但实验结果都是一致的。看上去这些电子就像是无所不知的精灵一样,可以根据“有没有被观测”这一条件,来决定自己到底以哪种形式穿过狭缝,具体表现为,只要有被观测,那电子就以粒子的形式穿过单条狭缝,而如果没有被观测,那电子就以波的形式同时穿过两条狭缝。
而真正令人感到“毛骨悚然”的,其实是在接下来的时间里,又有研究者进行了“单电子双缝延迟实验”。这种实验可以简单地描述为,让电子在没有被观测的情况下穿过双缝,在确定电子已经穿过了双缝之后,再打开探测电子的装置。
可以看到,在“单电子双缝延迟实验”中,当电子已经穿过了双缝之后,它以什么样的形式穿过了双缝就成了确定的过去,所以研究人员认为,在电子穿过了双缝之后,无论我们打不打开探测装置,这个“确定的过去”都不会改变。
但令人意想不到的情况却发生了,因为实验结果依然是,只要打开了探测装置,那屏幕上就不会出现干涉条纹,而如果把探测装置关闭,干涉条纹还是会出现。而这也就意味着,我们“现在”对电子的探测行为,似乎可以影响到电子的“过去”!
正是因为如此,才有人提出猜测称,“电子双缝实验”的结果,暗示了我们生活在一个由程序模拟出的虚拟世界里,其理由是:在真实的世界中,“过去”发生了什么事,是早已确定了的,无论我们在“现在”做什么,都不可能改变“过去”已经发生过的事情,而在虚拟的世界里,程序只需要一个简单的条件语句就可以实现这样的效果。
当然了,这也只是一种猜测,所以大家看看就成,不必当真。总而言之,在微观世界里,应该还有很多我们目前还没有了解到的奥秘。