在人間按：這篇文章所說的一切問題將被“延遲實驗”解決并證明。確實是主觀的介入，改變了客觀的世界。

在人間：高月明先生在核心秘密：波粒二相性一 文中，關(guān)于"量子退相干"這個實驗，得出的結(jié)論過于草率。這個實驗的關(guān)鍵是在那個光源，而不是主觀的介入。量子的不確定性和不可測量性，是因為現(xiàn)在科學(xué)的 測量手段都會對被測量物產(chǎn)生干擾啊~~其實問題的關(guān)鍵是光子的自干涉現(xiàn)象，我覺得因為粒子移動自身產(chǎn)生的電磁場反過來又影響了它自身的運動，感興趣的話可 以看看下面的文章。

核心秘密：波粒二相性原文如下：

實驗7.

當(dāng) 科學(xué)家在縫隙處放上監(jiān)視器，再用電子槍向帶有兩個縫隙的擋板發(fā)射許多電子的時候,竟然驚訝地看到，電子們（或者說一道光波）在監(jiān)視器處突然變成了如臺球 （即顆粒狀）一樣的粒子嗖嗖地飛過，而且在后面的屏上不再形成干涉條紋，而是如同在實驗2中用臺球槍向帶有兩個縫隙的擋板發(fā)射臺球時的情況一樣，在屏上會 形成兩道電子條紋。就是說，在縫隙處放上監(jiān)視器的實驗完全證明了電子是個粒子，而且其波的屬性立刻消失了。

也即如同在實驗2中發(fā)射臺球的情況一模一樣，一個電子粒子一次也只能穿過一個縫隙。即一個電子絕不會像波一樣同時穿過兩個縫隙。比如說，假如你只發(fā)射一個 電子，那么如果在縫隙1處看到一個電子通過了，那么在縫隙2就絕不會有電子通過。如果在縫隙2處看到有電子通過了，那么縫隙1處就絕不會有電子通過。

非常清楚地說，如果裝上了監(jiān)視器，電子就變成了一個我們非常熟悉的常識性的狀態(tài)——它是一個實在的粒子。而且如同實驗2中的臺球一樣，一個電子粒子一次也 只能穿過一個縫隙。這個實驗非常清楚地證明了，電子是一個點狀的粒子。（簡短延伸一個問題：即是當(dāng)你發(fā)射1個電子時，你無法通過什么樣的規(guī)律去預(yù)測和確定 這個電子是會穿過縫隙1，還是會穿過縫隙2。無法確定即是不能確定，也就是具有不確定性。這就是非常著名的“不確定性定理”。這個定理好像很平凡，實際它 所帶來的意義極為深奧。愛因斯坦在反對這一定理時曾說過著名的一句話：“上帝不擲股子”（今天早已證明愛因斯坦在這一問題上犯了個錯誤）。因為這一問題太 深奧，尤其與因緣果報的聯(lián)系，所以先留下這一問題，以后篇章會逐步解析。）

實驗8.

關(guān)鍵的地方出現(xiàn)了：當(dāng)科學(xué)家一但在縫隙處撤出任何監(jiān)視器，再發(fā)射許多電子的時候，那么在后面的屏上“干涉條紋”突然又出現(xiàn)了。

因為是看到“干涉條紋”的出現(xiàn)，所以人們又必須認(rèn)為“電子”是個波。雖然人們撤出了監(jiān)視器而無法看到兩處縫隙處的情況，但通過“干涉條紋”的出現(xiàn)，完全100%地確定，當(dāng)許多電子在穿過兩處縫隙的時候是以波的形式運動的。

 實驗9.

也就說，情況發(fā)生了改變，當(dāng)你沒有去“看”的時候，就算是一個電子也是以波的形式在空間中穿行，而且在穿過帶有兩個縫隙的擋板的時候，也是以波的形式——好像使用了分身術(shù)一樣，穿過兩個縫隙，在后面的屏上顯示出干涉效應(yīng)（這一干涉效應(yīng)很復(fù)雜，以后篇章會進一步論述）。

以上的實驗有什么神奇的地方嗎？

以以上實驗為基礎(chǔ)，一個讓包括科學(xué)家在內(nèi)的所有人都感到不可思議的現(xiàn)象出現(xiàn)了：

如果在縫隙處放上監(jiān)視器，每一道電子波都會被逼著顯身為一個粒子，在穿過兩處縫隙中的一處后打在后面的屏上形成一個亮點。你絕不會看到這個電子會同時穿過 兩處縫隙：即如果你在縫隙1看到電子，縫隙2就絕不會在有電子通過。如果你在縫隙2看到電子，縫隙1就絕不會有電子通過。這是非常淺顯的道理，即是一個顯 身為粒子的電子絕不會同時穿過兩個縫隙。

但是，一但撤除監(jiān)視器，那么瞬間“粒子”消失了。打在屏幕上的不再是一個粒子，而是干涉條紋。也就是由這個干涉條紋的出現(xiàn)，我們必須承認(rèn)當(dāng)電子穿過兩處縫隙的時候不再是一個粒子，而是一道波。

也就是說，現(xiàn)在的情況發(fā)生了根本的改變，如果你不去看它的時候，這個電子就以波的形式同時穿過來兩個孔。更形象地說，即如同一個臺球同時穿過了兩處縫隙。

核心秘密出現(xiàn)了：更加清楚地說，一個電子在你沒有去看它的時候，它是一個球狀波?；蛘咴俑忧宄卣f，一個電子以球狀波的虛無的形式存在于宇宙中的任何地 方（注意：你、我、石頭、玫瑰花瓣、清風(fēng)，都是由電子組成的）。一旦你去看它了，它就瞬間成為了一個實在的東西——確定為一個實在的點粒子，即由虛無成為 物質(zhì)。

為什么會成為一個實在？

答案是，是你“逼著”它成為實在東西的。沒有你的存在，宇宙中任何一個物質(zhì)都是沒有介質(zhì)的虛無的波。而且，因為有了你的存在，任何的虛無都必須成為實在。

最終，是什么決定一個電子是粒子還是波的？答：是你！是觀察！是一個有意識的人！而這就是實相！這就是心物一體！覺者佛也，心即是佛，如此，既是生命存在的意義！

http://blog.sina.com.cn/s/blog_4c9c7ee10100dp9o.html

單電子通過雙縫干涉圖樣形成過程的直接觀察 

    1988年，日本人A．Tonomura、J．Endo、T．Matsuda和T．Kawasaki利用帶有電子雙棱鏡和位置感光電子計數(shù)系統(tǒng)的電子顯微 鏡成功地記錄了一系列單個電子通過時干涉圖樣的建立過程〔10〕，證明了電子的波粒二象性，而這類實驗曾被認(rèn)為是不可能實現(xiàn)的思想實驗.實驗裝置如圖4所 示，實驗有如下特色：

    1）　電子槍發(fā)射電子采用場發(fā)射方式．一般干涉圖樣的質(zhì)量對電子束有兩個要求：①單色性盡可能好以避免其經(jīng)電子透鏡后產(chǎn)生較大的色差；②亮度足夠大以保證 被放大1　000　000倍之后的像仍可見．電子槍可分為兩類：熱發(fā)射型(主要靠加熱鎢絲發(fā)射熱電子)和場發(fā)射型(利用強電場從未加熱的金屬尖端將電子拉 出）．場發(fā)射型電子槍發(fā)射的電子束的單色性要優(yōu)于熱電子． 
　　2）　采用了二維位置感光電子計數(shù)系統(tǒng)．這是一個熒光底片與光子計數(shù)成像搜索系統(tǒng)（PIAS）的組合，其計數(shù)損失和檢測噪聲均小于1％，即當(dāng)一個50 　kV的電子打到熒光底片上時，在電子到達處約有500個光子產(chǎn)生，光子通過纖維板激活光陰極而產(chǎn)生光電子．光電子通過靜電透鏡被加速至3　kV，在多通 道板（MCP）的表面成點像，其上電子數(shù)目的積累和電子到達的位置由位置傳感器記錄．電子到達每一個通道的信號被送到存儲器中且積累的光電子像點被顯示在 電視監(jiān)視器的熒光屏上．裝置如圖5所示．干涉圖上清晰地記錄下了單電子通過雙縫時干涉圖建立的完整過程．與光子相比這一技術(shù)的難度要大得多，單個光子的到 達可直接記錄在移動底片上，而光子的波長比電子波長大得多，對于電子需使用高靈敏度的電視攝像機才能記錄下來． 
　　3）　通過改變中間透鏡的焦距控制電子流量．此實驗平均可達每秒1　000個電子，可使電子干涉圖的形成有一個合理的時間，例如20　min，電子槍 到屏的距離是1.5　m，連續(xù)通過的兩個電子間平均距離150　m，電子波包長度約1　μm，可推斷出兩個電子同時出現(xiàn)在電子槍與屏之間的機會非常之小， 兩波包相遇的機會也很小． 
　　這個實驗成功地證明了電子的波粒二象性．由于單電子通過雙縫，電子－電子相互作用在干涉圖形成過程中不存在，因為下一個電子尚未從電極中出來，前一個 電子已被接收器檢測到，這證明了電子的波性．又因為電子被觀測到時有確定的位置，這證明了電子的粒子性．電子計數(shù)系統(tǒng)和放大技術(shù)的結(jié)合使Feynman的 純“思想實驗”成為現(xiàn)實，干涉圖建立過程準(zhǔn)確地與量子力學(xué)的預(yù)言一致．單電子干涉圖的形成如圖6所示．　 
圖6　單電子雙縫干涉圖的形成：（a）8個電子，（b）270個電子，（c）2　000個電子，（d）60　000個電子

量子力學(xué)哲學(xué)詮釋概述 

　　在哲學(xué)層面上思考量子力學(xué)，則無需涉及復(fù)雜的數(shù)學(xué)細(xì)節(jié)，一個簡單的雙縫干涉實驗已包含了量子力學(xué)的全部奇異之處。 
　　考慮光子由一個光源出發(fā)，通過與光源等距的兩條平行狹縫，射到感光屏上，在屏上呈現(xiàn)出光子的分布。在實驗中，先分別打開一條狹縫，關(guān)閉另一條，這時感 光屏上的強度分布為光子通過單縫的衍射圖樣。然后將雙縫同時打開，這時在屏上得到的是光子通過雙縫后形成的干涉圖樣。這個實驗反映了光的波動性。 
如果在光源處換上一架機(百度）槍，則子（百度）彈通過雙縫后的分布等于兩個單縫分布的直接相加，這里不發(fā)生干涉現(xiàn)象，反映了經(jīng)典粒子的特性。 

    如果在光源處換成電子槍，則結(jié)果與光子干涉實驗相一致，而與經(jīng)典粒子的結(jié)果不一致。 
　　那么是否就可以把電子理解成波呢？按這種解釋，電子波到達雙縫時，形成兩個子波，這兩個子波相互疊加產(chǎn)生干涉花樣。但是，這樣的解釋意味著電子在雙縫 處被分成了兩部分，分別通過雙縫，這顯然與電子的粒子性相矛盾。同時，如果電子是波，那么單電子的衍射條紋應(yīng)該是分散的分布著，但事實上，卻是單個的 點。 
　　那么是否可以把電子理解成粒子呢？按這種解釋，電子在雙縫處不會分解為兩個，而是只從其中一條通過，并射到感光屏上形成一個感光點。這雖然解釋了電子 的粒子性，但也會產(chǎn)生一個矛盾，既然電子只經(jīng)過一條狹縫，那么另一條縫的啟閉不應(yīng)該對電子的運動有什么影響，因此，先分別打開一條狹縫得到兩種衍射圖樣， 它們的相互疊加應(yīng)該與同時打開雙縫相同，不應(yīng)該出現(xiàn)干涉。同時，按粒子觀點，電子應(yīng)該落在屏上同一個點上，而不是呈衍射條紋，這也與實驗結(jié)果矛盾。 
　　所以，用經(jīng)典的波或粒子概念理解上述實驗現(xiàn)象都會產(chǎn)生矛盾，現(xiàn)在流行的是一種波粒二象性的解釋：和微觀粒子相聯(lián)系的波是一種概率波，波函數(shù)在空間中某 一點的強度與在該點找到粒子的概率成比例。按這種理論，當(dāng)雙縫同時打開時，電子有可能通過其中任何一條，不會分成兩個。只打開一條縫時，對電子來說只有一 種機會，與雙縫同時打開是有區(qū)別的，應(yīng)用不同的概率波來描寫。電子通過雙縫后，概率波相干而產(chǎn)生干涉圖樣，亮條紋的地方波的強度大，電子落在這里的概率也 大，電子數(shù)目多；暗條紋的地方波的強度小，電子落在這里的概率小，電子數(shù)目少。 
 
    這種解釋實際上是對經(jīng)典粒子解釋的一種改進，粒子不是按經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律運動，而是按一種概率的規(guī)律運動，這種概率用波函數(shù)描寫。由 于這種解釋能說明各種實驗現(xiàn)象，因而被廣泛接受。但也有很多人對它不滿意，因為波函數(shù)只能描述電子在空間各點出現(xiàn)的概率，而不能給出確定的位置，如果問電 子射到屏幕之前在什么位置，則難以回答：作為粒子它只能在空間中的某一個點，但是，如果電子在某一個點上，則意味著電子在這一點的概率為1而在其它各點的 概率為0，而這與波函數(shù)矛盾。流行解釋對此的回答是，在某一點找到電子的概率和電子在某一點的概率是兩回事，在某一點找到電子的概率不是1不等于電子不可 以在某一點。這樣的解釋顯然不能令人滿意。 
　　粒子與波兩種物理圖景就這樣被整合到了一起，物理學(xué)家們學(xué)會了不去追問為什么，而是記住一套規(guī)則，在該用粒子性的時候用粒子性，在該用波動性的時候用波動性，這樣就可以保證計算結(jié)果和實驗結(jié)果一致了。

 
　　量子理論的不自然還體現(xiàn)在波包坍縮問題上：在微觀世界出現(xiàn)了兩種物理過程，在電子射到屏幕上之前，它的運動遵循連續(xù)的薛定諤方程；但在射到屏上的一瞬 間，連續(xù)的過程發(fā)生了中斷，描述電子運動的波函數(shù)發(fā)生了坍縮，電子好象忽然進行了一次決策，選中了它要投射的那個點。這一過程是怎樣發(fā)生的，又該怎樣理解 它與前面連續(xù)過程的關(guān)系，對這一問題量子力學(xué)不作回答。 
　　反對主流解釋的著名物理學(xué)家有薛定諤和愛因斯坦。薛定諤直到晚年都在嘗試用一種波包理論解釋電子的粒子性，他希望建成一個只有波沒有粒子的物理圖景，但最終沒能成功。愛因斯坦沒有建造什么有關(guān)理論，但他與波爾長達幾十年的持久論戰(zhàn)更為著名，其最終的表現(xiàn)形式就是著名的EPR悖論。 愛因斯坦認(rèn)為，現(xiàn)在的量子理論只能算是一個過渡，現(xiàn)有理論與其說是把問題解釋清楚了不如說是用一個精心設(shè)計的概念網(wǎng)把質(zhì)疑的人暫時阻住了，他認(rèn)為，不管這 個概念網(wǎng)構(gòu)造的多么精巧，最終總是要被攻破的，所以，他在同波爾的論戰(zhàn)中一直采取進攻的策略，他要揭示量子力學(xué)的矛盾，把哥本哈根的追隨者從夢鄉(xiāng)中驚醒。 奇怪的是他為此努力了多年竟然沒能成功，但他還是把一句話深深刻入了人們的腦海，“量子力學(xué)是不完備的”。波爾在去世前一天的晚上，仍然在畫一張愛因斯坦 量子箱的草圖，畫在他實驗室的黑板上。他曾經(jīng)和愛因斯坦就此問題爭論了多年，當(dāng)他將要離開這個世界的時候，念念不忘的還是這個問題。

由上述材料整理一下思路 
1.電子與子彈類的普通粒子顯然不同,由單電子雙縫衍射實驗得到的分布,它呈現(xiàn)出波粒二向性,既人們可以在腦中想象它按照波函數(shù)的概率運動,而人們進入實際觀測時,它呈現(xiàn)明確的粒子特性.會明確的由某個縫穿過,落到觀測的感光板上. 

2.大量的單電子(每次相隔一段時間發(fā)射一個電子)累積后.感光板顯示出干涉條紋,表明單電子的落點仍然由想象中的波控制.想象中的波還在潛在的發(fā)揮效力,造成了電子落點分布明顯呈現(xiàn)出干涉條紋 

3.我想假設(shè)一種觀點,在這里,討論的關(guān)鍵可以換個思路,可以落在電子分布受一種潛在規(guī)則的控制上.原先的思路,想要單電子形成干涉條紋,一定要它以波函 數(shù)方式同時由兩個縫穿過才能自己相互干涉.這顯然是太具象的一種思路.換個角度,如果我們不那么具象,我們試著假設(shè)有隱秘的規(guī)則(盡管實驗條件是真空,但 是我們不能否認(rèn)世界上存在一種可能性,存在有我們現(xiàn)在還理解不了的隱秘物質(zhì))形成了通過兩條縫分別有兩個潛在的波相互干涉,干涉的結(jié)果就是單電子落點受到 影響.這也是一種可能性,基本上哲學(xué)和物理的分歧也出現(xiàn)在這里.對于那些隱藏的力量,物理學(xué)的觀點總是不太歡迎它們,但是這樣一來,把自己也逼進了死胡 同.我們注意一下,波粒二象性里的波,也是粒子運動的"概率"規(guī)則,這里,有隱秘規(guī)則隱秘力量存在已經(jīng)很明顯了 

http://tieba.baidu.com/f?kz=470414740

附：

量子退相干實驗
http://baike.baidu.com/view/1036100.htm

　　費曼說的雙縫衍射現(xiàn)象所包括的“量子力學(xué)唯一的奧秘”，不僅因為它似乎顯示了“經(jīng)典概率論”不適用于微觀過程，還因為它似乎顯示了更令人絞盡腦汁的“量子退相干”現(xiàn)象。

　　在《費曼物理學(xué)講義III》一書中，作者構(gòu)思了一系列理想實驗，其中之一是：如果在電子的雙縫衍射實驗中加上一個光源，放置在第一塊隔板的后面的兩條 窄縫之間，使我們“看得見”每一個通過電子到底通過的是第一條縫還是第二條縫，則屏上的衍射圖形就失去干涉條紋。如果移去光源，則又會重新出現(xiàn)干涉條紋。 “量子退相干”就是指這種由于“觀測”而導(dǎo)致的相干性消失的現(xiàn)象。

　　波爾的“互補原理”對“量子退相干”作了如下解釋：微觀物體的運動具有粒子與波的雙重屬性，但在同一實驗中二者是相互排斥的。在電子的雙縫衍射實驗中，測量粒子通過哪一條縫強調(diào)了電子的粒子屬性，與粒子性互補的波動性便被排除了，從而導(dǎo)致干涉條紋的消失。

　　海森堡則用他的“測不準(zhǔn)關(guān)系”對“量子退相干”作了如下解釋：根據(jù)測不準(zhǔn)關(guān)系，準(zhǔn)確知道某一電子垂直于路徑方向的位置，意味著不能準(zhǔn)確知道該電子垂直 于路徑方向的動量，從而造成屏上干涉條紋的消失。費曼因此而把測不準(zhǔn)關(guān)系表成：“不可能設(shè)計出這樣的儀器，它能確定電子通過雙縫中的哪一條縫，同時又不擾 動干涉條紋。”

　　如果說量子力學(xué)是物理學(xué)的難點，那幺“測量理論”就是量子力學(xué)的難點。而量子退相干現(xiàn)象就是量子力學(xué)的測量理論的中心問題。量子物理學(xué)家們關(guān)于“量子退相干現(xiàn)象”的意見可大致分成兩種類型。

　　一種以馮?諾伊曼為代表，他在《量子力學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)》一書中提出了或許是最早的測量理論，其中有如下命題：

　　“觀察者在測量終結(jié)時看到儀器指針的讀數(shù)，是導(dǎo)致被測量的對象從不確定狀態(tài)過渡到確定狀態(tài)的決定性因素。因此，如果不提到人類意識，就不可能表述一個完備的、前后一貫的量子力學(xué)的‘測量理論’”。

　　按照馮?諾伊曼的這種意見，“主觀的介入”乃是量子退相干的根本原因，換句話說，量子相干性消失，歸根結(jié)底是由于“人眼的一瞥”。

　　德國物理學(xué)家吉?路德維希則持的相反的觀點，他拒絕“感覺”、“知識”和“意識”等用語出現(xiàn)在物理學(xué)中，并且把宏觀儀器看成一個處于熱力學(xué)亞穩(wěn)態(tài)的宏 觀系統(tǒng)，把測量理解為宏觀儀器受到微觀系統(tǒng)的擾動向熱力學(xué)穩(wěn)態(tài)演化。因此，測量不再是“客體與主體之間的一個不可分的鏈環(huán)”，而是一個“微觀系統(tǒng)與一個宏 觀系統(tǒng)之間的一個不可分的鏈環(huán)”。

　　意大利物理學(xué)家丹內(nèi)里、朗格和普洛斯佩里在路德維希的工作的基礎(chǔ)上建立了一種精致的測量理論，簡稱為D-L-P理論。按照這種理論，測量之所以導(dǎo)致量子態(tài)相干性的消失，是被觀測的微觀系統(tǒng)自身經(jīng)歷的一個具有“各態(tài)歷經(jīng)”特征的過程，并不需要“人眼的一瞥”。

　　在路德維希的工作的基礎(chǔ)上建立另一種的測量理論是“退相干理論”，它把測量過程中量子態(tài)相干性的消失理解為由于“量子糾纏”而導(dǎo)致的一個動力學(xué)過程，即使觀察者不在場也照樣發(fā)生，其中儀器只不過起著“記錄”的作用。

　　在這里，我們不去考察D-L-P理論與“退相干理論”之間的異同，僅提出如下問題：能不能用實驗來判定路德維希的觀點與馮?諾伊曼的觀點孰是孰非？

　　讓我們回到費曼的關(guān)于“觀察電子”導(dǎo)致干涉條紋消失的理想實驗。在這個實驗中，我們滿可以放置上光源而不觀察電子，從實驗結(jié)果是否出現(xiàn)干涉條紋就能判定測量過程是否要求“主觀的介入”了。

　　費曼本人沒有對這一問題給出確切的回答。他一方面說：“也許這是由于點上光源而把事情搞亂了？……我們知道，光的電場作用在電荷上時會對電荷施加一個 作用力。所以也許我們應(yīng)當(dāng)預(yù)期運動要發(fā)生改變。不管怎樣，光對電子有很大的影響。在試圖跟蹤電子時，我們改變了它的運動。也就是說，光對電子的反沖足以改 變其運動，……這就是為什幺我們不再看到波狀干涉效應(yīng)的原因?！卑凑者@種作用機制，只要點上光源，不論我們觀察不觀察電子，干涉條紋都會消失?？闪硪环? 面，費曼又說：“假如電子沒有被看到，我們就會發(fā)現(xiàn)干涉現(xiàn)象?！边€說：“當(dāng)我們觀察電子時，它們在屏上的分布沒有干涉條紋；當(dāng)我們不觀察電子時，它們在屏 上的分布有干涉條紋?！闭者@幺說，即使點上光源，只要我們不觀察電子，干涉條紋就不會消失。

　　我們看到，費曼的上述回答是自相矛盾的。然而，如果想借助于費曼的理想實驗來判斷上面兩個結(jié)論孰是孰非，困難并不在于費曼的上述回答，而在于如下事實：電子太小，我們不能光的照耀下跟蹤它。因此，還須作一些技術(shù)上的改進我們才能實現(xiàn)費曼的這個理想實驗。

http://baike.baidu.com/view/1036100.htm

光子自己和自己干涉？——《原子論的歷史與現(xiàn)狀》讀書筆記

船山頂上草/文

Each photon then interferes only with itself. Interference between two different photons never occurs.——P. A. M. Dirac

自打我學(xué)量子力學(xué)以來，有件事就一直沒弄明白：所謂“光子自己和自己干涉”究竟是怎么一回事？
凡是學(xué)過光學(xué)的人都知道，光線打到一對雙縫時，只要兩縫間隔不太遠(yuǎn)，就會出現(xiàn)干涉條紋。如果我們把光強減弱，使光源發(fā)出的光不是一束光波，而是一個個光 子，讓光子一個個地發(fā)射，在前一個光子打在屏上之后，再讓后一個光子發(fā)出，那么這少量光子將在屏上形成隨機分布的圖案。隨著光子的增多，屏上逐漸顯示出與 光子束即光波的情形相同的干涉條紋來。

我們應(yīng)該怎樣解釋這種現(xiàn)象呢？一種解釋是：每個即將發(fā)射的光子都能夠與已經(jīng)打在屏上的光子發(fā)生干涉。但是這意味著一個尚未發(fā)生的事件能夠與已經(jīng)結(jié)束的事件 發(fā)生相互作用，違反時間因果律，所以這種解釋顯然是錯的。于是我們又有了第二種解釋：每個光子都自己和自己干涉。這就意味著每個光子自身都同時經(jīng)過兩個狹 縫，所以才能自己與自己干涉。但在打到屏上之前，又變成了一個粒子，隨機落到屏上某點。而這個隨機點又遵從某種概率分布，使得大量光子呈現(xiàn)出干涉條紋。這 第二種解釋就是狄拉克在他的名著《量子力學(xué)原理》中說的那句神奇的話：“光子只和它自身干涉。干涉不會發(fā)生在兩個不同的光子間?！?/p>

真是匪夷所思！試問，光子是怎樣同時經(jīng)過兩條狹縫的？難道它真有分身術(shù)不成？惠勒就曾用一幅漫畫表示過光子的這種怪異的行為——某滑雪者經(jīng)過一棵樹，他滑過的軌跡在經(jīng)過樹時一分為二，左腳從樹的左邊經(jīng)過，右腳從樹的右邊經(jīng)過。

中科院某研究所還曾在博士生入學(xué)考試中出過這個問題，問干涉是光子之間的干涉還是光子自身的干涉？顯然，出題人期待的是后一個答案。然而，這個答案本身卻是錯的！

曾謹(jǐn)言在他的《量子力學(xué)·卷I》中以腳注的形式給過一個解釋。他認(rèn)為，量子力學(xué)中干涉的并非粒子，而只是概率幅，對于只涉及單光子的事件，人們可以簡單說 一個光子自己與自己干涉，而在涉及雙光子態(tài)的干涉時，人們就難以簡單說這個光子與那個光子干涉。這個解釋依然很晦澀。固然，量子力學(xué)處理的基本對象是概率 幅，無論是“波”還是“粒子”，都只是人們對微觀世界的一種比喻，并非微觀世界的客觀實在本身。但是概率幅也很難讓人認(rèn)同為微觀世界的那個客觀實在，它也 只是那個客觀實在的表象。那么，那個客觀實在究竟是什么？沒有人知道，就像康德的“物自體”一樣，隱藏在現(xiàn)象的下面令人難以琢磨。而且這種說法還是解決不 了我上面的疑惑——光子是怎樣自己和自己干涉的？

今天讀了關(guān)洪的《原子論的歷史與現(xiàn)狀》，書中“電磁場的各種量子狀態(tài)”一節(jié)的敘述，讓我徹底明白了其中的奧秘……

既然說光子，它的粒子性就起主導(dǎo)作用，也就是說光子是“局限在空間各點的”（愛因斯坦）。那么這種在空間中定域的微粒怎么樣能夠既在一支分光束里面，又同 時在相隔一段宏觀距離之外的另一支分光束里面的問題，以及一顆光子微粒怎么樣可以在雙縫衍射裝置里同時穿越兩條相隔一段宏觀距離的狹縫的類似問題，將永遠(yuǎn) 說不清楚。

這是因為，在空間傳播過程中，光子概念是不適用的！

巴侖泰指出：“嚴(yán)格說來，不是光子在干涉，既不是它們自己在干涉也不是它們之間發(fā)生干涉，而是在電磁場中出現(xiàn)干涉圖樣。”“要記得電場和磁場以及相應(yīng)的量 子力學(xué)算符（而不是光子的位置和動量）才是理論的基本變量。光子僅僅作為派生的量，即場的一種元激發(fā)進入理論?！辈粦?yīng)當(dāng)“僅僅把場看作是粒子流”，“不可 能用一種光子氣體去代替電磁場”。

在傳統(tǒng)的量子力學(xué)里，電磁場是描寫電磁相互作用的算符，沒有對電磁場狀態(tài)的描述，沒有像寫出電子的波函數(shù)那樣寫出光子的波函數(shù)。這是因為，原則上不能在坐 標(biāo)空間里描寫光子的運動。要描寫光子的產(chǎn)生和湮滅，需要運用場的量子化方法，即運用光子的產(chǎn)生算符和湮滅算符的方法。所謂電磁場的量子力學(xué)描寫或者電磁場 的量子狀態(tài)問題，不是光與微觀粒子散射之類的量子電動力學(xué)問題，而是如光學(xué)器件中的量子光學(xué)問題。

我們知道，量子力學(xué)里諧振子系統(tǒng)的哈密頓算符是兩項的和，一項含有坐標(biāo)的平方，另一項含有動量的平方。相似地，電磁場的總能量也是兩項的和，一項含有電場 的平方，另一項含有磁場的平方。于是，把電磁場按簡正模展開的分量與諧振子里的坐標(biāo)或者動量作適當(dāng)?shù)膶?yīng)，就可以得到用諧振子問題的升降算符表示的場量， 我們把它們解釋為光子的產(chǎn)生和湮滅算符。這樣我們就得到了光子數(shù)本征態(tài)。

處在諧振子的定態(tài)中的粒子，其坐標(biāo)的平均值和動量的平均值都等于零。相應(yīng)地，光子數(shù)本征態(tài)的電場平均值和磁場平均值也都等于零。由此可見，光子數(shù)本征態(tài)是 與經(jīng)典電磁場相距甚遠(yuǎn)的一種狀態(tài)。不僅如此，一般說來，根據(jù)測不準(zhǔn)關(guān)系，任意狀態(tài)中粒子的坐標(biāo)和動量是不可能都取漲落為零的確定值的。與此相對應(yīng)，處在任 意狀態(tài)中的電場和磁場，亦不可能都取漲落為零的確定值。此外，量子力學(xué)里還有關(guān)于相位和粒子數(shù)的一個類似測不準(zhǔn)關(guān)系的關(guān)系式。根據(jù)這一關(guān)系式，在光子數(shù)本 征態(tài)即光子數(shù)完全確定的狀態(tài)上，場的相位是完全不確定的。從這個角度也可以看出，光子數(shù)本征態(tài)的確是一種非經(jīng)典特性十分突出的狀態(tài)。想當(dāng)然地用具有確定光 子數(shù)的狀態(tài)的概念即光子的概念去描述光的傳播、干涉和衍射等問題，注定要遇到不可克服的困難。

正是為了能夠適當(dāng)?shù)孛鑼懝獾膫鞑ァ⒏缮婧脱苌涞葐栴}，格勞伯于1963年提出了相干態(tài)的概念。簡單說來，相干態(tài)就是湮滅算符的本征態(tài)。相干態(tài)由無限多個光 子數(shù)本征態(tài)疊加而成，它是一種光子數(shù)很不確定的狀態(tài)。并且計算指出，相干態(tài)是電場和磁場的漲落都相當(dāng)小的狀態(tài)，而且也是場的相位高度確定的狀態(tài)。

電磁場具有不同的量子狀態(tài)，其中一些適宜于用光子語言描述，另一些則不適宜于用光子語言描述。即使是光子數(shù)本征態(tài)里的光子，一般也不可以在坐標(biāo)表象里描述它們的運動。但是，電磁場與物質(zhì)相互作用時必定以光子的形式出現(xiàn)。

借用格勞伯的話給狄拉克這句困擾了物理學(xué)家和物理系學(xué)生很多年的名言作個總結(jié)吧：“總而言之，那幾篇討論文章以及狄拉克的名言本身，從根本上說都是錯誤 的。為了紀(jì)念狄拉克，并且表示對他在物理學(xué)上的驚人貢獻的尊敬，現(xiàn)在是把那句名言束之高閣，并且原諒他在量子力學(xué)的早年歲月里寫下的那些從那時起就在物理 學(xué)家中引起混亂的過分簡單的議論的時候了。”

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