或許這就是世界的真相

物理學中的許多著名實驗 往往都顛覆了人類的認知 其中 最出名的就是雙縫干涉實驗了 因為它不僅確立了光的波粒二象性 還帶著人們進入了量子的世界 但是 有一個比雙縫干涉實驗 更恐怖的實驗出現了 【觀天看地走進神奇】 這裡是信不信由你 大家好 我是李茗 在本期人類的科學發展史上 雙縫干涉實驗被認為是科學界一個非常詭異 非常恐怖、非常離奇的實驗 因為它顛覆了經典物理學 在近兩百年間 近代物理學的興起 讓這一期的人類文明 從農耕時代進入了工業時代 然後 進入了科學時代 但是 當人類沾沾自喜於宏觀科學的發展時 卻發現 如果進入到微觀世界 人類的所有認知都會被顛覆 經典物理學研究的就是宏觀世界 例如 天體物理或者天文學 能夠根據天王星的引力攝動 經過數學計算 發現海王星 當時 科學界一片沸騰 以為人類終於發現宇宙的秘密了 世界的所有運動都是可以被計算和預測的 可是 一個實驗的結果 卻讓這個美夢破碎了 這個實驗就是雙縫干涉實驗 時間回到1803年 英國物理學家托馬斯•楊（Thomas Young） 做了一個實驗 光源是一個點燃的蠟燭 蠟燭後面是一塊遮擋板 遮擋板後面是一個屏幕 在遮擋板上開了兩個縫隙 蠟燭的光只能透過這兩個縫隙 才能打到後面的屏幕上 於是 神奇的一幕出現了 屏幕上形成了明暗相間、循環有序的條紋 這說明了什麼呢 這說明 光是以波的形式通過兩條縫隙的 波峰與波峰相遇 正好疊加 波峰與波谷相遇 正好抵消 於是 兩組光波就在屏幕上形成了乾涉 這個實驗結果 無意中顛覆了此前經典物理學對光的認知 經典物理學認為 光是粒子 牛頓是本次人類歷史上最偉大的物理學家之一 牛頓的萬有引力定律 給人類打開了宏觀宇宙的大門 讓人類知道了天體運行的基本規律 關於光 牛頓曾在17世紀 做過一個非常經典的三棱鏡實驗 將太陽光成功的分成了七色光 於是 牛頓提出 光是一種粒子 光到底是粒子還是波呢 科學界對此一直爭論不休 於是 科學家們就決定用實驗來證明光的性質 實驗方法還是 光源+擋板+屏幕 如果光是粒子 它就會筆直的從兩條縫隙中穿過去 在擋板背後的屏幕上形成兩道槓 如果光是一種波 當光穿過兩條縫隙時 就會分裂出兩條波 各自震盪 然後發生交涉 在屏幕上面留下斑馬線一樣的條紋 實驗結果顯示 屏幕上出現的是明暗相同的干涉條紋 就說明 光是一種波 認為光子粒子的學派不相信這個結果 要求進行第二次實驗 還要在擋板的後面再加上一個電子探測器 以便能準確的看到 光子是從哪一個縫隙穿過去的 結果 實驗證明 光還是粒子 這是怎麼回事呢 1909 年 英國物理學家 杰弗裡•泰勒爵士（Sir Geoffrey Taylor） 設計完成了一個非常精緻的雙縫實驗 首先 他大大降低入射光束的強度 平均每次最多只發射一個光子 然後 將每次單個發射的光子 在屏幕上留下的影像拍攝下來 結果 他發現 依舊還是會出現類似的干涉圖樣 也就是說 雖然每次只有一個光子通過縫隙 可是 這個光子卻可以分身 同時通過擋板上的兩條縫隙 在後面的屏幕上形成自己與自己互相干涉的 多條紋的圖像 這簡直讓人無法相信 一個光子怎麼能夠同時通過擋板上的 兩個縫隙呢 這個現象完全背離了通常的物理行為 有人親眼目睹過一隻老虎 可以在同時穿越兩個並排的火圈嗎 科學家無法理解這個實驗結果 如果光子是一顆一顆發射的 無論是隨機從兩個縫隙中任何一個穿過 在屏幕上應該只有兩條條紋才對 理論上是不會出現波的干涉現象的 科學家發現 如果將雙縫實驗 用於電子、中子、原子、甚至分子 這樣詭異離奇的現象也同樣會出現 1924年 法國科學家 德布羅意（Louis Victor•Duc de Broglie） 在他的論文《量子理論研究》中 提出了物質的波粒二象性的論點 愛因斯坦看後 立刻就為波粒二象性背書 並說 德布羅意“已經掀起了面紗的一角” 然後 將這篇論文送去柏林科學院 於是 波粒二象性就在物理學界廣為流傳了 隨後 薛定諤在此基礎上創立了波動力學理論 量子力學由此產生 過去 人們一直認為 物質的構成分為波和粒子兩種狀態 二者之間沒有關聯 但雙縫干涉實驗的出現 徹底顛覆了這個認知 雙縫干涉實驗的結果告訴我們 物質的構成 既不是粒子 也不是波 而是具有波粒二象性 這就是量子力學的基礎之一 量子力學認為 所有的量子都具有波粒二象性 不過 科學家認為 雙縫干涉實驗只是簡單的證明了 量子的波粒二象性 並不能讓人更加深入的理解量子力學的概念 於是 雙縫干涉實驗的升級版 延遲選擇實驗出現了 這是一個比雙縫干涉實驗更加恐怖的實驗 因為 它幾乎觸摸到了世界的本質 時間回到1979年 科學家們為紀念愛因斯坦誕辰100週年 在普林斯頓召開了一場討論會 會上 愛因斯坦的一位同事 提出了對電子的雙縫干涉的進一步思考 這位同事就是約翰•惠勒（John Archibald Wheeler） 惠勒是美國物理學家 出生於1911年 2008年 在他97歲高齡的時候離世 1933年 在獲得了約翰斯•霍普金斯大學 博士學位後 他來到了丹麥首都哥本哈根 在尼爾斯•玻爾的指導下從事核物理研究 是首位使用“黑洞”這個詞的人 惠勒說 做雙縫干涉實驗的時候 我們可以“延遲”電子的決定 讓它在已經實際通過了雙縫的擋板之後 再來看它究竟是選擇通過了一條縫隙還是兩條 簡單來說 就是開始不放背景屏幕 就是盯著縫隙 相當於 我就盯著你光子 看你是怎麼運動的 等光子完全通過雙縫之後 再突然放上背景屏幕 再看你還能不能波動出乾涉條紋來 這個想法太荒謬也讓人震驚了 這幾乎是量子力學的完美展示 如果電子能夠“延遲”決定 這不僅能證明量子的波粒二象性 而且有“觀察者”同時存在 但關鍵是 這個實驗能成功嗎 不過 這個看似荒謬的想法 最終還是被帶入了實驗室中 被科學家成功還原了出來 實驗裝置是這樣的 先用光子槍 以單光子的模式向半透鏡發射光子 根據鏡子的特殊性 發射出去的光子 有50%的機率會穿透半透鏡 也有50%的機率會被半透鏡反射 然後 將全反射鏡與光子的運動路徑 設置成45度的角 這樣 光子就有直線運動 和被90度反射這兩種可能了 再利用反射鏡 將兩條光子運動的路徑匯總到一起 然後 在終點處插入一塊呈45度角的反射鏡 再加上兩個光子探測器 這樣 實驗裝置就做好了 不過 在雙縫擋板的後面 先不放置屏幕 而是分別用兩個光子探測儀盯著兩個縫隙 這樣 光子肯定會像子彈一樣 要么從這個縫隙射出 要么從那個縫隙射出 這個過程中 光子的表現一定是粒子性的 等到光子像子彈一樣通過了雙縫之後 這時候它肯定是既不能調頭 也不能重來了 然後 再突然把背景屏幕放上 觀察光子到底會在屏幕上留下什麼 如果光子是有感知的生命 這麼折騰光子 讓光子情何以堪呀 光子肯定會想 我到底是該表現為波動性 還是該表現為粒子性呢 光子不能調頭 也不能重來 更不能耍無賴 所以 它只能像子彈一樣射過來 屏幕上就只會呈現子彈掃射的樣子 然而 想像中的結果卻並沒有出現 出現在屏幕上的依舊還是乾涉條紋 光子就像是能分身一樣 再次在兩個探測器上都留下了數據 也就是說 一個光子能夠同時出現在兩個探測器中 這再次證明了量子的波粒二象性 也是雙縫干涉實驗的結果 不過 延遲選擇的實驗還不止於此 科學家想看看 為什麼單個光子通過縫隙時會發生干涉現象 於是 就在中間的雙縫擋板上 安裝了一個電子攝像機 結果 他們發現 光子確實是單個通過縫隙的 也沒有乾涉現象的出現 於是 他們又撤掉了電子攝像機 再次發射單個光子 這時 背景屏幕上又出現了多條干涉條紋 科學家發現 只要實驗中添加觀察者 攝像機或者其它觀測設備 光子的運動路徑就會變得單一 無論重複多少次 都只有一個探測器能夠探測到光子 也就是說 光子是同時通過雙縫的 是波動過來的 但只要有人觀測這個過程 光子就會改變歷史軌跡 這就是量子力學中的觀察者效應 這太詭異了 被觀測時 就不會出現干涉現象 不被觀測時 就會出現干涉現象 難道 光子真的是有意識的存在嗎 它可以任意選擇自己被觀測還是不被觀測嗎 延遲選擇的雙縫實驗 幾乎完美詮釋了量子的有意識的行為 同時也撕開了世界最本質的一面 原來 構成世界的基本粒子 是這樣的調皮 很難想像 我們眼中一動不動的物質 在微觀層面上 居然是這個樣子的 很多人認為 延遲實驗反映了觀察者對量子行為的影響 實際上 如果站在被觀測的量子的角度 又怎麼不是 被觀測的量子在決定 是讓你人類看到 還是不讓你人類看到呢 這是不是讓本來就十分神秘的量子力學 變的更加神秘了呢 因此 有科學家就認為 上帝或許真的是在玩骰子呢 當然 這是在開玩笑啦 上帝是不會擲骰子的 因為 延遲雙縫實驗同時也在告訴我們 人類在觀測量子的時候 人類的意識也是同時被量子所觀測的 決定結果的是量子 而不是人類設置的觀察者 也就是說 意識是物質的 物質也是意識的 這或許在一定程度上也是在提醒我們 世界的本質和真實的面目 與它展現給人類看到的一面 並不在同一個時空 我們的世界只是量子世界的一種可能性而已 量子力學發展到今天 越來越多的量子物理學家 開始與哲學和宗教產生共鳴 他們發現 曾經認為的那些看似唯心的 哲學和宗教理論 才是真正的科學 李大師在《為甚麼會有人類》這篇文章中 告訴我們 三界這個時空 是神為了救度末劫時各界下世的神而造的 而現代科學的發現也越來越趨向於證實 科學的盡頭就是神學 或許這就是世界的本質吧 好了 今天的節目就分享到這裡 歡迎大家留言討論 我是李茗 這裡是信不信由你 分享視角 共享資訊 與您一起看世界 請乾淨世界的觀眾朋友們關注支持我們 也請 YouTube的觀眾朋友們訂閱支持我們 謝謝您的收看 咱們下次再見