在雙縫干涉實驗中，描述一個電子同時穿過兩條縫，有科學依據嗎？

一個電子同時穿過兩條縫的說法，是有科學依據的。

在量子力學中，有許多神奇的實驗，雙縫干涉就是其中之一；目前量子力學的正統解釋，描述一個量子同時穿過了兩條縫，這樣的解釋非常讓人詫異，我們來深度解讀一下其中的原因。

單縫實驗

在量子世界中，無論是光子、電子、還是原子，都具有波粒二象性；目前實驗室能做到發射單個光子，或者發射單個電子的技術水平。

我們先來看單縫打開的情況，假設我們把雙縫中的一條縫遮住，同樣一個一個地發射光子，就有兩種情況：

（1）遮住下縫時，穿過上縫的光子，會在上縫後邊形成亮斑，我們叫做單縫亮斑1；

（2）遮住上縫時，穿過下縫的光子，會在下縫後邊形成亮斑，我們叫做單縫亮斑2；

一切看起來都沒有問題，然後開啟我們的雙縫實驗。

雙縫疊加

我們精確調整雙縫的距離，使得單縫亮斑1和單縫亮斑2，在理論上疊加後，形成下圖的疊加圖樣1：

我們用經典思維分析，如果一個一個地發射光子，光子要麼穿過了上縫，要麼穿過了下縫，概率分別是50%，那麼區間[a,b]內是亮的，因為這是兩個單縫亮斑的疊加區域。

實驗結果

以上分析看似非常合理，可是實驗結果完全出乎意外，精確調整實驗參數值，當雙縫都打開時，得到的圖樣不是單縫亮斑1和單縫亮斑2的經典疊加，而是得到了雙縫干涉圖樣。

我們來看點，居然沒有光子落到這裡，這裡變成了雙縫干涉的暗條紋處，這是非常不可思議的。

試想在單縫實驗中，如果光子穿過上縫，有概率落到這裡，如果穿過下縫，也有概率落到這裡，現在兩條縫都打開了，按理說落到這裡的概率更高，至少比沒有疊加的地方高才合乎常理。

就好像買刮刮獎，買第一張中獎概率是1/10，買第二張中獎概率也是1/10，如果我兩張都買，按理說我的中獎概率更高（1-0.9*0.9=19%）；可是在量子力學中，只要你兩張都買，不好意思，你的中獎概率變為了零。

在經典世界中，這是非常不合理的，既然不合理，那麼到底是哪錯了呢？我們一個一個地發射光子，光子又是如何知道點是雙縫干涉的暗條紋處呢？

既然單縫是沒有問題，那麼好，我們在兩個縫處都裝上探測器，看看光子到底經過了哪條縫；結果一旦裝上探測器，雙縫干涉條紋消失，變成了經典力學中兩條單縫亮斑疊加。

量子力學解釋

你可以想想你能想到的任何辦法，看看能否解釋這一現象；目前量子力學正統理論（根本哈根詮釋）認為，該現象的物理解釋，就是單個光子同時穿過了兩條縫，然後兩個路徑進行疊加，在屏幕上形成了滿足干涉圖樣的概率分布。

換句話說，單個光子或者電子，在穿過雙縫前一分為二，然後進行自我干涉了，但是這種一分為二的現象，無法進行探測，你不可能在兩條縫處探測到同一個光子的兩個分身，因為你一旦探測，量子的波函數就坍縮了。

這一解釋能很好地描述雙縫干涉實驗中的物理現象，但是也帶來很多挑戰；比如量子延遲實驗，你不是同時穿過兩條縫嗎，那我等你穿過縫後再進行探測，看你到底是穿過了兩條縫，還是只穿過了某一條縫，結果這一實驗導致了因果關係的顛倒，目前也沒有令人信服的解釋。

總之，目前關於量子雙縫干涉實驗，最好的物理解釋，就是認為同時穿過了雙縫，或者說兩條縫對單個光子的行為都有影響，如果放棄這一解釋，你將陷入無法解決的困境。

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