在老者的指導(dǎo)下,助手又改變了實驗裝置,他通過電腦自動化系統(tǒng)將這攝像頭變成了一個電子發(fā)射器,將若干電子發(fā)射到前方有兩條相互平行的狹縫中,電子通過狹縫后打在后面的屏幕上,可以留下白點,顯示電子在屏幕上的運動位置。
“請注意觀察,如果把電子視為我們剛才實驗中的子彈和鐵芝麻,那么若干電子在通過雙縫之后是不是會在后面的屏幕上留下兩條與狹縫對應(yīng)、平行的亮紋?”老者問宋會琴。
“應(yīng)該是的?!彼螘僬f。
“恐怕結(jié)果不是你想的這樣!請注意,奇跡即將發(fā)生!”老者神秘地說道。
實驗結(jié)果顯示,大量電子撞在屏幕上,形成了多條明暗相間的條紋,這與宋會琴最初的預(yù)計不符。
“真是奇怪,為什么這么多條紋?是不是擋板上面的狹縫變多了?”宋會琴問。
“擋板上面仍然只有兩條狹縫?!?br/>
宋會琴出于好奇,去檢查了擋板,上面果然只有兩條狹縫。“可能是風(fēng)的原因,本來電子應(yīng)該在屏幕上出現(xiàn)兩條亮紋,由于風(fēng)的影響,電子被吹偏了,所以變成了多條亮紋?!彼螘僬f。
“沒有風(fēng)!就算有風(fēng),這亮紋應(yīng)該整體偏移,依然是兩條亮紋,而不會是很多條?!?br/>
“什么原因呢?”
“這是因為電子發(fā)生了干涉。干涉的電子體現(xiàn)出波的特征,像水波一樣。”老者把宋會琴帶進另一個房間,她發(fā)現(xiàn)房間里有一個游泳池。這老者的實驗室也真奇怪,不是電影院,就是游泳池,真是一個貪玩的老頑童!和周伯通沒什么區(qū)別!
老者向游泳池里投下一顆石子,一圈圈水波在游泳池的水面蕩漾開來。水波傳向遠方,遇到了障礙物,障礙物靠近水平面處有兩個小孔,水波穿過兩個小孔,在前方形成了兩道水波,就像在障礙物的小孔處丟下了兩顆小石子一樣。兩道水波繼續(xù)向前傳播,水波的波峰和波峰疊加,振動得以加強;波谷與波谷疊加,振動也得以加強,而波峰與波谷疊加,振動減弱,于是在水面上出現(xiàn)了相互間隔的振動加強和振動減弱的區(qū)域,而且這些區(qū)域的分布是穩(wěn)定的,這就是水波的干涉。
通過觀察水波的干涉,宋會琴終于明白了為什么電子打在屏幕上會出現(xiàn)明暗相間的亮紋。因為電子波穿過雙峰,像水波一樣,變成了兩道電子波,在屏幕上,某些區(qū)域電子波的振動加強,有的區(qū)域電子波的振動減弱,所以出現(xiàn)了明暗相間的條紋。雖然擋板上只有兩條狹縫,但是屏幕上出現(xiàn)了詭異的多條亮紋,與子彈和鐵芝麻在屏幕上形成的圖像完全不一樣。宋會琴開始以為是老者在實驗中耍魔術(shù),又以為實驗室鬧鬼,看來不是,這些實驗現(xiàn)象都可以用物理學(xué)基本原理來解釋。
“前面的實驗中,每一顆子彈和鐵芝麻每一次只能穿過一條縫,沒有發(fā)生干涉,在屏幕上只留下兩道痕跡;剛才的水波實驗中,水波一次性同時通過兩條狹縫,發(fā)生了干涉,所以出現(xiàn)了干涉條紋;電子波的干涉也是同樣的道理?!崩险哒f。
“你是說發(fā)射的電子同時經(jīng)過了雙縫,所以發(fā)生了干涉?”宋會琴問。
“是的,像水波一樣,電子只有同時經(jīng)過雙縫才會發(fā)生干涉;如果沒有同時經(jīng)過雙縫,就像子彈一樣,不會發(fā)生干涉?!崩险哒f。
“大爺,通過和水波的對比,雖然你的解釋很合理,但是否還有這個原因:實驗中一次性發(fā)射了大量電子,電子在運動時發(fā)生了撞擊,所以導(dǎo)致探屏幕上出現(xiàn)了很多干涉條紋,如果將電子一個一個的進行發(fā)射呢?這樣的話,我想電子之間就不可能發(fā)生碰撞,在屏幕上就不會出現(xiàn)干涉條紋?!?br/>
在老者的指導(dǎo)下,助手向擋板和屏幕一顆一顆地發(fā)射電子。剛開始的時候,屏幕上出現(xiàn)了雜亂無章的隨機分布的亮點,后來電子越來越多,依然在屏幕上出現(xiàn)了明暗相間的亮紋。
“難道這些前后發(fā)射的電子之間有記憶?后面的電子知道前面的電子占據(jù)了某些位置,它就去占據(jù)另外的位置,從而在屏幕上形成干涉條紋?”宋會琴問。
“電子怎么會有記憶?怎么會有意識?這個實驗告訴我們,也許單個的電子就像是一顆顆‘粒子’,大量電子的統(tǒng)計行為就像‘波’,遇到雙縫就發(fā)生干涉。我們要研究大量電子的統(tǒng)計行為,研究單個電子的行為沒有意義?!崩险哒f。
“整體是由個體組成,研究單個電子怎么會沒有意義?大量電子才形成‘波’,單個電子是不是波?單個電子到底是經(jīng)過左縫還是右縫?能不能觀察?”宋會琴問。
“可以觀察,我們繼續(xù)實驗?!?br/>
在老者的指導(dǎo)下,助手在擋板的雙縫入口處安裝了極高清的攝像頭,它可以直接觀察到電子的運動情況,判斷電子到底是經(jīng)過左縫還是右縫。助手依然是將電子一個一個進行發(fā)射,然后通過監(jiān)視器觀看電子的運動情況。他們驚訝的發(fā)現(xiàn):監(jiān)視器上明確地顯示電子通過了雙縫中的一條,沒有同時經(jīng)過雙縫,原本預(yù)想的屏幕上很多相互干涉的條紋不見了,留下了兩條平行、對應(yīng)的亮紋。
助手將攝像頭關(guān)閉,又重新進行了一次實驗,這次屏幕上卻出現(xiàn)了很多相互干涉的條紋,助手再將攝像頭開啟,屏幕上又變成了兩條平行對應(yīng)的亮紋,沒有發(fā)生干涉。只要助手將攝像頭打開,干涉條紋就會消失;將攝像頭關(guān)閉,干涉條紋就會產(chǎn)生。面對這個詭異的現(xiàn)象,老者和助手都百思不得其解。
“這就是我們目前實驗遇到的難題,無法給出解釋。這電子仿佛有意識一樣,可以根據(jù)我們是否進行觀察來改變自身的運動狀態(tài)。如果我們在觀察它,它就通過雙縫中的一條,不發(fā)生干涉;如果我們沒有觀察它,這電子就同時通過雙縫,和自己發(fā)生干涉。電子和我們的眼睛玩起了捉迷藏,我們的觀察行為決定了電子的運動狀態(tài),而我們的觀察行為又與圖像通過眼睛傳輸?shù)酱竽X中形成的意識有關(guān),意識竟然能決定電子的運動?這簡直太不可思議了。”老者說。
“沒有觀察的時候,小小的電子能夠同時經(jīng)過左縫和右縫?它有這么大嗎?”宋會琴問。
“你沒去觀察它,它就不是粒子狀,而是‘波’狀,所以能同時經(jīng)過雙縫?!崩险哒f。
“如果打開攝像頭,不去看監(jiān)視器呢?”
“如果不去看攝像頭監(jiān)視器觀測的結(jié)果,干涉條紋依然存在;只要知道攝像頭的監(jiān)測結(jié)果,干涉條紋就會消失?!崩险哒f。
“如果一個人知道攝像頭觀測結(jié)果,另外一個人不知道,這兩個人同時觀測屏幕,干涉條紋還在不在呢?”
“只要有一個人通過攝像頭知道電子究竟是穿過左縫,還是右縫,人的意識就會起作用,干涉條紋就會消失?!崩险哒f。
“我認(rèn)為不是這樣,實驗出現(xiàn)這樣的結(jié)果是因為肉眼看不見的電子很小,攝像頭在觀察過程中向電子發(fā)射了光子,光子和電子發(fā)生相互作用,影響了電子的行為,所以干涉條紋消失。這是光子對實驗造成的擾動,而不是人們的意識對實驗造成的擾動。”宋會琴說。
“實驗中,沒裝攝像頭的情況下,擋板和雙縫時時刻刻都在發(fā)射光子,有的光子也會碰到電子,可是電子依然發(fā)生干涉;如果安裝了攝像頭,雖然攝像頭發(fā)射了光子,但我們的意識不知道攝像頭觀測的結(jié)果,電子還是要發(fā)生干涉。所以我認(rèn)為電子干涉條紋的消失,不是光子的擾動造成的,而是人的意識造成的?!?br/>
“有沒有什么辦法,不通過攝像頭發(fā)射光子觀測電子行為而使人們產(chǎn)生意識?這樣就可以排除光子對電子行為的干擾,讓人的意識不通過光子而直接知道電子到底穿過那條縫?”宋會琴問。
“辦法倒是有,我們的想法是通過第四維靈異空間來做實驗,不通過儀器發(fā)射光子,讓人的意識直接知曉電子到底是如何穿過雙縫的,這正是我們請你來實驗室的原因?!崩险哒f。