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1、环保工程师基础知识辅导:光的波动在光子的情形下，如果我们取它的波长作为其“尺度”的度量， 则第二条缝离开第一条缝大约有300倍“光子尺度”那么远（每一条 缝大约有两个波长宽），这样当光子通过一条缝时，它怎么会知道另 一条缝是否被打开呢？事实上，对于“对消”或者“增强”现象的发 生，两条缝之间的距离在原则上没有受到什么限制。当光通过缝隙时，它似乎像波动而不像粒子那样行为。这种抵消 对消干涉一一是波动的一个众所周知的性质。如来两条路径的每 一条分别都可让光通过，而现在两条同时都开放，则它们完全可能会 相互抵消。我解释了何以致此。如果从一条缝隙来的一部分光和从另 一条缝隙来的“同相”（也就是两个部分
2、波的波峰同时发生，波谷也 同时发生），则它们将互相增强。但是如果它们刚好“反相”（也就 是一个部分波的波峰重叠到另一部分的波谷上），则它们将互相抵消。 在双缝实验中，只要屏幕上到两缝隙的距离之差为波长的整数倍的地 方，则波峰和波峰则分别在一起发生，因而是亮的。如果距离差刚好 是这些值的中间，则波峰就重叠到波谷上去，该处就是暗的。关于通 常宏观的经典波动同时以这种方式通过两个缝隙没有任何困惑之处。 波动毕竟仅仅某种媒质（场）或者某种包含有无数很小点状粒子的物 体的一种“扰动”。扰动能够一部分通过一条缝隙，另一部分通过另 一条缝隙。但是这里的情况非常不同；每一个单独光子自身是完整的 波动！在某种意
3、义上讲，每个粒子一下通过两条缝隙并且和自身干涉! 人们可将光强降得充足低使得保证任一时刻不会有多于一个光子通过 缝隙的附近。对消干涉现象，因之使得两个不同途径的光子互相抵消 其实现的可能性，是加在单独光子之上的某种东西。如果两个途径之 中只有一个开放，则光子就通过那个途径。但是如果两者都开放，则 两种可能性奇迹般地互相抵消，而发现光子不能通过任一条缝隙！读者应该深入思考一下，这个个非同寻常事实的重要性。光的确 不是有时像粒子有时像波那样行为。每一个单独粒子自身完全地以类波动方式行为；一个粒子可得到的不同选择的可能性有时会完全相互 抵消！光子是否在实际上分成了两半并各自穿过一条缝隙呢？绝大部分
4、物理学对这双缝实验样的描述事物的方式持否定态度。他们坚持说， 两条途径为粒子开放时，它们都对最后的效应有贡献。它们仅仅二中 择一的途径，不应该认为粒子为了通过缝隙而被分成两半。我们能够 考虑修正一下实验，把一个粒子探测器放在其中的一条缝隙，用来支 持粒子不能分成两部分再分别通过两缝隙的观点。因为用它观测时， 光子或任何其他种类的粒子总是作为单独整体而不是整体的一部分而 出现，我们的探测器不是探测到整个光子，就是根木什么也没探测到。 不过，当把探测器放在其中的一条缝隙处，使得观察者能说出光子是 从哪一条缝隙通过时，屏幕上的波浪状的干涉花样就消失了。为了使 干涉发生，显然必须对粒子“实际上”通过那一条缝隙“缺乏知识”。为了得到干涉，两个不同选择都必须有贡献，有时“相加”一一 正如人们预料的那样相互增强到两倍一一有时“相减”一一这样两者 会神秘地相互“抵消”掉。事实上，按照量子力学的规则，所发生的 事比这些还更神秘！两种选择的确能够相加（屏幕上最亮的点），两 者也的确能够相减（暗点）；但它们实际上也会以另外奇怪的组合形 式结合在一起，例如“选择A”加上i乘以“选择B”，事实上任何复 数都能在“不同选择的组合”中起作用！