双缝实验是神奇  还是有问题？

三问 双缝实验到底是什么？

都世民

摘要：本文首先介绍光的双缝实验。并指出双缝实验与量子概念有关联。然后对这个实验结果及其相关问题进行讨论。本文指出三个问题：电子记录设备运行速度能否超过光速？双缝实验违背了人眼的基本常识。人眼见明，黑暗即灭。量子理论与麦克斯韦电磁理论，两者有没有矛盾？能够证明这两者是一致的吗？

关键词：光，双缝实验，量子概念，眼睛，探测器。

什么是双缝实验？它与量子概念有何关联？

百度百科词条解释如下：

在量子力学里，双缝实验（double-slit experiment）是一种演示光子或电子等等微观物体的波动性与粒子性的实验。双缝实验是一种“双路径实验”。在这种更广义的实验里，微观物体可以同时通过两条路径或通过其中任意一条路径，从初始点抵达最终点。这两条路径的程差，促使描述微观物体物理行为的量子态发生相移，因此产生干涉现象。另一种常见的双路径实验是马赫-曾德尔干涉仪实验。

也有人认为：双缝实验是一种演示光子或电子等等微观物体的波动性与粒子性的实验。也是一种“双路径实验”。在这种广义的实验里，微观物体可以同时通过两条路径或通过其中任意一条路径，从初始点抵达最终点。这两条路径的程差，促使描述微观物体物理行为的量子态发生相移，因此产生干涉现象。

(https://www.bolepeixun.com/n/codes/331891.html)

这一叙述与前面讨论的量子定义不吻合。因为光子或电子是粒子。它们不是不可分割，也非物理量。它们不是量子概念！

双缝实验具体叙述

1)单一狭缝实验记录

假若光束是由经典粒子组成，将光束照射于一条狭缝，通过狭缝后，冲击于探测屏，则在探射屏应该会观察到对应于狭缝尺寸与形状的图样。可是，假设实际进行这单缝实验，探测屏会显示出衍射图样，光束会被展开，狭缝越狭窄，则展开角度越大。在探测屏会显示出，在中央区域有一块比较明亮的光带，旁边衬托著两块比较暗淡的光带。

托马斯·杨的干涉实验记录如下：

托马斯·杨的干涉实验记录 

2)平行的双狭缝实验记录

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双缝实验妈呀。

同样，假若光束是由经典粒子组成，将光束照射于两条相互平行的狭缝，则在探射屏应该会观察到两个单缝图样的总和。但实际上并不是这样，在探射屏显示出一系列明亮条纹与暗淡条纹相间的图样。

19世纪初，托马斯·杨发表了一篇论文，《物理光学的相关实验与计算》（Experiments and Calculations Relative to Physical Optics），详细阐述这些实验结果。由于亮度分布可以用波的相长干涉与相消干涉这两种干涉机制来解释，意味着光是一种振动波，这促使光波动说被广泛接受，光微粒说趋式渐微。

3)光电效应

20世纪初，光电效应的演示，在不同状况，光的物理行为可以解释为光是由粒子组成。这些貌似相互矛盾的发现，使得物理学家必须想办法超越经典力学，于是光的量子性质进入考视野。

使用双缝实验与各种不同衍生的变版，来检试单独粒子的物理行为，这方法已成为经典的思想实验，

稍微改变双缝实验的设计，在狭缝后面装置探测器，专门探测光子通过的是哪一条狭缝，则干涉图样会完全消失，不再能观察到干涉图样；替代显示出的是两个单缝图样的简单总和。这种反直觉而又容易制成的结果，使得物理学者感到非常困惑不解。

4)为什么困惑不解，却又说神奇？

帢斯拉夫·布鲁克纳（Časlav Brukner）与安东·蔡林格精简地表示如下：

〔1〕观察者可以决定是否装置探测器于光子的路径。从决定是否探测双缝实验的路径，他可以决定哪种性质成为物理实在。假若他选择不装置探测器，则干涉图样会成为物理实在；假若他选择装置探测器，则路径信息会成为物理实在。然而，更重要地，对于成为物理实在的世界里的任何特定元素，观察者不具有任何影响。两种结果都是完全随机的。研究者认为，自己的眼睛没有参加实验，其实不然。

尚未特别加以处理的光束是由很多光子组成的，为了要进一步了解双缝实验的物理行为，物理学者好奇地问，假设光子是一个一个的通过狭缝，那么，会出现什么物理状况？我们的眼睛能够分辨一个光子，通过狭缝吗？实际上是做不到的。

〔2〕1909年，为了解答这问题，杰弗里·泰勒爵士设计一个很精致的双缝实验。这实验将入射光束的强度大大降低，在任何时间间隔内，平均最多只有一个光子被发射出来。经过很久时间，累积许多光子于摄影胶片后，他发现，仍旧会出现类似的干涉图样。由此研究者认为，这意味着，每次只有一个光子通过狭缝，这光子可以同时通过两条狭缝，自己与自己互相干涉！表现出这种奇异的量子行为。

上述试验存在什么问题？

第一个问题：

上述试验违反常理。众所周知，我们每个人由明亮的空间进入暗室，就会感觉什么都看不见。经过几分钟以上，才会对暗室微弱光有所察觉。也就是说，我们人的眼睛在明亮或昏暗的地方，人眼的感光细胞是不同的。他们在视网膜上的分布也不同。这是形成这种状态的原因。参与上面实验的专家们，忽略了自己的眼睛参与了实验。用感光胶片很长时间，来显示光子的轨迹，这种做法是错误的。

《楞严经》第三卷明确指出：

复次阿难。云何六入。本如来藏妙真如性。阿难。即彼目睛瞪发劳者。兼目与劳。同是菩提瞪发劳相。因於明暗二种妄尘。发见居中。吸此尘象。名为见性。此见离彼明暗二尘。毕竟无体。如是阿难。当知是见。非明暗来。非於根出。不於空生。何以故。若从明来。暗即随灭。应非见暗。若从暗来。明即随灭。应无见明。若从根生。必无明暗。如是见精。本无自性。若於空出。前瞩尘象。归当见根。又空自观。何关汝入。是故当知眼入虚妄。本非因缘。非自然性。 

阿难。汝且观此只陀树林。及诸泉池。於意云何。此等为是色生眼见。眼生色相。阿难。若复眼根。生色相者。见空非色。色性应销。销则显发一切都无。色相既无。谁明空质。空亦口是。若复色尘。生眼见者。观空非色。见即销亡。亡则都无。谁明空色。是故当知见与色空。俱无处所。即色与见。二处虚妄。本非因缘。非自然性。

眼见和色、空，都没有安住的处所，也就是说，色与见这两处只是虚妄，既不是因缘和合而生，也不是自在自为。

阿难。如汝所明。眼色为缘。生於眼识。此识为复因眼所生。以眼为界。因色所生。以色为界。阿难。若因眼生。既无色空。无可分别。纵有汝识。欲将何用。汝见又非青黄赤白。无所表示。从何立界。若因色生。空无色时。汝识应灭。云何识知是虚空性。若色变时。汝亦识其色相迁变。汝识不迁。界从何立。从变则变。界相自无。不变则恒。既从色生。应不识知虚空所在。若兼二种。眼色共生。合则中离。离则两合。体性杂乱。云何成界。是故当知眼色为缘。生眼识界。三处都无。则眼与色。及色界三。本非因缘。非自然性。

如果眼识从色境里生出，那麽当空无色境时，眼识就应当消逝不在。那又怎麽能够识知虚空性呢?当色境有变化，你识知到色境的变化迁移，你的眼识并不迁变，那麽界别从何而立呢?如果眼识随著色相的变迁而变化，那麽界别也在迁变之中，自然也就没有了界别区分。眼识不变就是恒常。眼识既然从色境里生出，就不可能识知到虚空。如果眼识从眼根里生，又从色尘里生，那当它和根、尘相合时，就会发生分离，一半与根合，一半与色尘合，当它和根、尘相离时，一半与根合，一半与尘合，於是，造成眼识的杂乱，怎麽能够识别区分而成为界别呢?所以，眼根和色境结缘，生出眼识的界别区分，这三处只是虚妄，这就是说，眼根、色境，以及眼识界，既不是因缘和合而生，也不是自在自为。

中国古人的上述论述，我们的眼睛在看见光子明亮时，不应该同时看见暗。为什么探测器感光胶片显示了明暗两种状态？显然不符合人的眼睛常见之理。此记录是虚妄的。不可信。探测器的记录不在同一时空！也就是说不表示记录光子的轨迹。

第二个问题：

1)现有的电子设备的记录速度不可能超过光速。无论光子或者电子的运行速度为299792.458km/s。实验的探测器的记录速度是多少？不可能超过光速。

2)现有的雷达。不能跟踪光子或者电子这样的目标。

3)现有的超高速相机，无法记录光子的行径轨迹。上述实验的记录，正好与此截然相反！违反科学常理。

有人却认为：尽管量子力学可以正确地预测实验结果，量子力学不能解释为什么会发生这类现象，为什么粒子似乎可以同时通过两条狭缝？阿尔伯特·爱因斯坦认为，从这里可以推论量子力学并不完备，一个完备的理论必须对这些难题给出满意解释。这个时候双缝实验也从宏观变成了微观，变成了电子双缝实验，可以说直接颠覆了整个世界的认知。

第三个问题：量子力学与麦克斯韦电磁理论，相互能够验证吗？

·量子力学为什么不能解释这类现象？说明量子力学不完整。为什么粒子似乎可以同时通过两条狭缝？

·双缝实验颠覆了整个世界的认知。这一说法能够成立吗？

·光子是粒子。为什么以波的形式运动？这种说法与麦克斯韦理论不吻合。光是电磁波！

·光子既是粒子，又是波。这种说法我们肉眼都看不见。实际上至今还是没有证明。

·如今又有人认为光子是虚拟的粒子。这种说法的根据是什么？难道真实的宇宙存在虚拟的光子吗？

·在天线领域，是将这细缝看成一个缝隙天线。然后求解麦克斯韦方程组，给出缝隙天线的再辐射场分布，可以通过实验验证。其结果与细缝的宽度、长度有关系。

如果是平行双缝，可以求他们的合成场。其结果与两缝隙的间距有关。应当指出的是。这个缝隙的宽度必须远小于波长。

·如果按照量子理论。能通过分析计算和实验验证吗？如果不能，这量子理论是否正确？