了解量子力学并不需要背有包袱，著名物理学家理查德·费曼也曾经说过:“我想我可以肯定地说，没人真正理解量子力学。”
正因为量子力学的独特性，双缝干涉实验才会吸引到我们，下面我们就来说一说双缝干涉实验，为什么有些人认为它匪夷所思呢？在这其中又隐藏着什么？
双缝干涉实验分为两种，第一种是有关于“光”的干涉实验，第二种是关于“电子”的干涉实验。至于为什么会出现这两种实验，我们还要从光的故事说起。
人们对光的认识历史
在17世纪至18世纪这段时期内，在学术界普遍流传着两种对光论述的学说：一种是光的微粒说，另一种是光的波动说，两种学说背后各自有着支持其理论的学派。
勒内·笛卡尔、罗伯特·胡克和克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huyghens）、托马斯·杨、格里马第等人主张光波动说，认为光是弥漫在宇宙中的以太所传播的扰动。另一派则是以牛顿（爱因斯坦、普朗克）为主导提出的微粒说，由于艾萨克·牛顿的权威影响力，波动说一直被打压，使得光微粒说在双方斗争中一直处于有利地位。
两派斗争持续了很长的一段时间，直至十九世纪初期，托马斯·杨和奥古斯丁·菲涅耳的实验地证实了光的干涉和衍射特性，同时用光波动说合理解释这些特性，到1830年左右，光波动说已经完全被学界接受。1864年，詹姆斯·麦克斯韦发表了《电磁场的动力学理论》，并且给出了麦克斯韦方程组，预言光是一种电磁波，证实电磁波存在的实验由海因里希·赫兹在 1888年完成，这被认为标志着光微粒说的彻底终结。
……伟大的物理学家爱因斯坦曾经提出光在一些情况下可以表现得和粒子一样，而在其它情况下则依然表现出波动性，这就是光的“波粒二象性”。1924年德布罗意在他的博士论文《量子理论研究》中，阐明了根据阿尔伯特·爱因斯坦与普朗克对于光波的研究，进而推论出来的关于物质的波粒二象性:任何物质同时具备波动和粒子的性质(物质波)。
杨氏双缝干涉实验（关于“光”的干涉）
在1801年，英国物理学家托马斯·杨（被誉为世界上最后一个什么都知道的人，他通晓医学、物理学、语言学），通过实验观察到，光波通过相邻的两道缝隙（缝宽≈波长），在接收屏幕上出现了明（
光波的相位相同，振幅互相叠加，形成亮条纹）、暗相间的条纹图像，这充分说明了两束光线可以像波一样的相互干涉，证明了光的波动性。托马斯·杨是这样设计实验的:
- 在光源处增加了一个滤光片，这一步让光变成了单色光。
- 在单色光所要经过的位置放置仅有一条细缝的挡板，这样做的目的是使通过的光以波的形式散播出去。
- 在波所经过的前方加置两条缝的挡板，光波通过两条缝隙，变成了两个波，两波波峰与波峰相遇、波谷与波谷，最终在接收屏幕上形成明暗相间的干涉条纹。
补充三条光波的干涉条件:第一条是波长或频率相同、第二条是波幅基本相等、第三条是相位差稳定。
在物理学家得知光同样具备粒子性后，物理学家便开始着眼于实验，怎么样实验才能证明光具有粒子性呢？
实验大致是这样设计的:设计能产生单光子的设备（生产单光子的技术：量子点技术），发射单光子，让其在某一个时刻内感光屏幕只能接收到一个光子，这样进行与上面相同的实验步骤。
结果出人意料，发射出去的单光子，无论怎么样调整发射的时间间隔，最终在感光屏幕依旧会呈现出明暗相间的干涉条纹，为什么会出现这种情况？
为了再次验证实验结论，调整单光子发射的时间间隔在一个特殊点，第一个光子到达感光屏幕后，再发射第二个光子，保证光子之间不会发生干涉，但即便是这样在随后的观测中仍然发现了干涉现象。在另一方面这充分说明了之所以会产生明暗相间的图像，是因为单个光子在和自己进行干涉而造成的，并不是光子间共发而成的。
对于这样奇怪的现象，无从得知也无从下手解决，以至于无法去作出一个相对明确、简洁的物理模型去解释这种奇怪的现象。
我们也只能作出较为模糊的解释，当观察者不在缝隙处“测量”时，光子既有可能从b缝通过，也有可能从c缝通过，在这种情况下我们无法得知最后到达感光屏幕上的光子是哪一个缝隙过来的，而最终形成干涉现象的原因是，都有可能从任一缝隙通过的光子自身干涉所形成的。
这里可能有人会问，如果观测了会怎么样？解析如下:倘若存在某种足够厉害的观测设备在不影响单光子运动的情况下，观测到单光子从哪个缝隙通过，那么不管选择将观测设备放置在光子通过屏幕之前还是光子通过屏幕之后观测，干涉条纹都会消失，因为观测得知了光子的“具体”位置信息，最终呈现出粒子性。
波恩对于波粒二象性的解释:粒子以一种概率波的形式存在，实验打出的光子是有一定概率出现在感光屏幕上的，对此当时的学术界存在着一些异议。
此处可能会难以理解，部分人也就心生恐怖之感，为什么我一个一个将光子打出去也会出现干涉现象，再去观测它反而干涉现象就消失了，这或许就是双缝干涉实验所独具的魅力吧！
至此单光子双缝干涉实验告一段落，在寻找新的实验对象过程中，“粒子”被人们发掘了出来，人们思考为什么不做一下粒子的双缝干涉实验呢？说干就干。
关于“粒子”的双缝干涉实验
什么是基本粒子？
简单解释一下即人们认为这些粒子就是构成物质的最小单元，如质子、中子、电子、μ子等等，在较早的双缝干涉实验中，物理学家选用的粒子为电子。
1961年约恩松为了证明粒子具有波动性，进行了电子双缝干涉实验，证明电子束可以出现双缝干涉现象，电子双缝干涉实验与光子的双缝干涉实验大致相同，物理学家用发射装置发射电子束，使电子通过双缝（双缝宽度要求极窄），最后到达末端屏幕，令人惊奇的是实验最后同样出现了干涉现象。
电子是基本粒子，粒子性对电子来说本身就具有，电子波动性的证实告诉了物理学家不仅光具有波粒二象性，而且粒子也具有波粒二象性，实验同样再次验证了物质波理论的正确性。
单电子双缝干涉实验
将电子一个一个的发射并持续一段时间，在屏幕上同样产生了干涉现象，单光子实验类似，实验结果告诉了物理学家仍会出现干涉条纹，令人们不解的是电子为什么也会出现这种情况。
难道它也和自身发生干涉？带着疑虑又去观测，在相同的情况之下，去观测与不去观测会出现不同的结果，其中当观测时干涉条纹会消失，我们也称这种现象为量子擦除。这正迎合了波尔所说的互补性原理，即粒子性与波动性之间存在互补关系，得到观测结果为粒子性，波动性消失，得到观测结果为波动性，粒子性便会消失。
实验前后针对粒子的观测，还存在着一些问题，如何准确的观测到粒子的位置信息？海森堡给出了一个解答，在使用显微镜来测量电子的位置时，需要通过测量光子，在这一过程中会不可避免地干扰电子的动量，造成动量的不确定性，越精确地知道位置，则越不精确地知道动量，动量越精确，位置信息越模糊。
总结
综上所述双缝干涉实验为人类揭示了粒子具有波粒二象性且具有不确定性(即不可能同时精确的知道它的位置信息与速度信息)。费曼也曾说过，电子的双缝干涉实验包含了量子力学的唯一奥秘。
此外，在研究的相关方面也为量子力学带去了一些问题如退相干、波函数、波函数、量子擦除实验等等，在量子力学中上帝会不会掷骰子，爱因斯坦的想法是:量子力学并不是完善的，世界并不是随机的，而是具有一定规律的，他相信有一种隐变量，只是人类还没有发现而已。的确双缝干涉实验与量子力学都太具魅力，我想科学本就如此吧！
閱讀更多 點科學 的文章
