狗吉拉閱讀量子史話系列心得整理...
......基本粒子雙狹縫實驗的詭異結果



話從古典的楊氏雙縫實驗開始

200年前 楊氏就以雙狹縫實驗
讓我們親眼觀測到
一道同調(Mono tone)的光 射穿過左右兩道狹縫後
透過這兩個狹縫而再發出的波前  彼此互相干涉之後
在狹縫後面的屏幕上 呈現出完美的明暗相間干涉條紋
進而說明了光的波動性質
讓大家都服從了光的波動本質概念

但是
愛因斯坦在光電效應解釋中
運用的光量子模型  卻明明白白地揭示出了光的粒子性
(光的波動性解釋不了光電效應)

現代的我們
也的確能製造出一個一個的光量子(光子)或電子等基本粒子
並且能夠一次一個地發射這些光子或電子(基本粒子)
另外
我們也有足夠敏感的屏幕
來偵測單獨一個光子或電子的抵達撞擊

所以我們進行現代化的楊氏雙縫實驗
發現......

放出一顆光子或電子  它通過左狹縫或右狹縫之後
在屏幕上對應狹縫的位置  發出一個光落點

再發出一顆光子或電子
這顆光子或電子通過左狹縫或右狹縫之後
在屏幕上對應狹縫的位置  又發出一個光落點

又再發出一顆光子或電子...還是一樣的結果
換來一個屏幕對應狹縫位置上的光落點

我們很無奈地發現  我們根本無法預測
下一顆光子或電子 (基本粒子)
到底會通過左狹縫還是右狹縫?
到底會落在屏幕上的那一區?
粒子們倒好像隨它們高興地 任意選擇左狹縫或右狹縫通過
在屏幕對應位置上落腳

但是
經過持續的累積發射這些粒子之後
我們發現有些粒子落腳的地方
並不在狹縫後方的狹窄對應區  而是在狹縫後方對應區"之間"

再經過更大量持續的發射這些粒子之後
累積起來的落點
呈現出一種古典的楊氏雙狹縫實驗的結果
也就是在屏幕上
呈現出的完美明暗相間干涉條紋

面對一堆粒子同時射出的雙狹縫實驗干涉圖案
我們可以說  這是一堆粒子的波前彼此干涉的結果

但是每一次只發出一顆粒子穿過狹縫的過程中
粒子要去跟誰互相干涉 ?
當它們自己孤單的飛向狹縫時
怎麼會知道自己該穿過那一個狹縫
並且知道該落向屏幕何處
以便與現在還沒出發   將來才會到的粒子
一起組成一個完美明暗相間的干涉條紋?

單獨粒子累積的雙狹縫實驗干涉圖案
與一堆粒子同時射出的雙狹縫實驗干涉圖案
兩個干涉圖案居然是相同的

這個單獨粒子發射的雙狹縫實驗所得到的干涉圖案
使我們覺得好像粒子有獨自自己像個波一樣干涉自己的可能
又覺得好像單獨的粒子可以像個波一樣同時通過兩條狹縫
對於大多數的科學家
這似乎在暗示
量子層次的粒子
能夠同時出現於兩個以上的地方

好!!!!  不信邪
我們來好好測試一下
看看每一顆粒子到底穿過了那一個狹縫!!

於是我們設計了狹縫偵測器
能夠偵測到粒子的行蹤
知道到底粒子是經過兩條狹縫中的哪一條狹縫

可是
見鬼了
當我們將狹縫偵測器打開後
屏幕上
我們所熟悉的完美干涉條紋
就會消失不見
換來了兩條在狹縫後方的直條落點痕跡

更見鬼的是......
如果我們射出一串粒子 衝向狹縫
在其快要通過狹縫的時候
突然封閉其中一道狹縫

那麼粒子就只會在後面的屏幕上
形成一條單一亮線
完全見不到任何干涉圖案

換句話說
一旦我狡詐地開始監測粒子通過狹縫的行為
它們就乖乖地變的像個粒子
不是左 就是右
每一顆粒子都只通過一個狹縫後
老老實實地落在其正後方的屏幕上
再也沒有粒子會落在狹縫後方對應區之間

它們既然像個粒子一般地
確切地被我們逮到穿過了那一條狹縫
就變成再也不會前後互相干擾地
(波前消失了 不會互相干擾了)
乖乖落在後面的屏幕上  排成兩道直線

咦
這可真怪了
當我們不理會粒子時
粒子像個波一樣  無所不在
更厲害的是...
粒子還能知道自己什麼時候被盯著看
然後在一瞬之間 趕緊變身成粒子  成為唯一的存在

你說咧!!!