電子雙縫干涉實驗，令科學家無比驚愕而困惑，前沿理論再解答
電子雙縫干涉實驗，令科學家無比驚愕而困惑，前沿理論再解答
親愛的讀者，為了解釋這個困繞無數人、驚掉人下巴的電子雙縫干涉延遲實驗，我們必須先從四個實驗談起，步步分析。
聲明：在讀之前，我會告訴你，對於雙縫干涉實驗的後面解釋是非主流學說和反權威的新理論，如果你習慣給反主流和權威理論的所有觀點定義為民科，請繞道。
量子理論，我不信哥本哈根派，我站定愛因斯坦，上帝不會擲骰子。
第一個實驗：光的雙縫干涉實驗
在中學課本上就有的叫楊氏雙縫干涉實驗，就是把光源放在一張開了一個小孔的紙片前，然後在後面再放一張開了兩道平行狹縫的紙片。
光從第一張紙片的小孔中射入，再穿過後面紙片的兩道狹縫，然後投到屏幕上，這樣會形成一系列明、暗相間的條紋，這就是光的雙縫干涉現象。
這個實驗在物理學史上是一個聞名而經典的實驗，撼動了牛頓長達一百多年光粒子學說的統治，是光的波動學說被再次確認的有力證明，所以意義非同凡響。
直到愛因斯坦的光量子理論被認可，光的粒子學說才再次翻身，從此，光既有波性，又有粒子屬性的波粒二象性，最終被物理學確定下來。
第二個實驗：電子雙縫干涉實驗
隨著量子物理的誕生，人們深入到了粒子世界，物理學家們把光的雙縫干涉實驗由光粒子變成了電子，重複這這個實驗。
物理學家把電子束從前木板的小孔中射入，讓電子概率性的穿過孔後的雙縫板，最後落入到後面的屏幕上，通過不斷的重複射入電子，屏幕上也出現了同光一樣的雙縫干涉現象。
電子雙縫實驗同樣具有非凡的意義，這說明了電子，包括其它粒子在內，都與光一樣具有雙縫干涉現象，這表明粒子也具有波性，粒子也具有波粒二象性，這是量子物理的一次顛覆性認識。
第三個實驗：單電子雙縫干涉實驗
物理學家想不明白的是：電子是真正的實體粒子，為什麼會具有波性呢？是不是因為射出的一束電子里，含有多個電子，電子會互相干擾，因此產生了干涉現象？
如果上述推理正確，那麼實驗時，一次只射出一個電子，就應該不會再發生干涉現象。
可是，奇蹟發生了，人們在實驗中，確保一次只發射一個電子，可最後還是出現了干涉現象。
這怎麼解釋？單個的電子又與誰發生了干涉？難道電子有分身術？一個電子怎麼可以同時進入兩個縫隙而發生干涉呢？這也太困惑了！
這個實驗引發了量子物理的大地震，以波爾為首的哥本哈根派和以愛因斯坦、薛定諤為首的一派為此長期爭論。
波爾和海森堡為首的哥本哈根學派們認為：粒子具有波粒二象性，而且粒子性和波性處於疊加態，就是說粒子在某個時刻的特徵態既是粒子，也是波，具有概率疊加態。
這種解釋如果擴大到宏觀世界裡的意思就是：「是這個樣子，又不是這個樣子」，「 你走了又還在」，就是這種毫無邏輯的解釋。
這種解釋當然無法讓人接受。
這也包括愛因斯坦在內，他堅信大自然一定有一種規律在支配，確信「上帝不會擲骰子」。
同樣持反對態度的物理學家薛定諤，更是提出「薛定諤的貓」的思想實驗，認為這就好比在說：「一隻貓死了又活著」一樣的荒唐。
但波爾們堅持認為：粒子世界就是不確定性、概率性的疊加態的存在，確實有別於宏觀世界的荒唐，粒子遵守波函數的概率規律，觀察會導致波涵數坍縮。
後來的無數實驗驗證，支持著哥本哈根派們，他們取得了爭論的暫時勝利，建立起了量子理論的大廈。
第四個實驗：電子雙縫干涉探測實驗
問題到此還沒有完，粒子世界更玄、更顛覆常識的實驗還在後頭，這不僅令物理學家們感到更疑惑，還令普通人感到恐懼。
這就是電子雙縫干涉探測實驗。
在單電子雙縫干涉實驗中，為了排除外界干擾，選擇在封閉的真空盒內進行，所以無法觀察到單個電子是如何通過小孔穿入雙縫，然後再投放到屏幕上的？
為了觀察到這一點，實驗時在盒內裝上探測設備，以此探測單個的電子是如何同時穿過雙縫而形成干涉。
但匪夷所思的奇蹟卻發生了，干涉條紋卻沒有了，取出探測器再實驗，干涉條紋又有了，反覆都如此，不論誰做，在什麼地方做，結果都一樣。
人們把這個實驗結果叫做電子雙縫干涉探測實驗。
第五個問題：詭異實驗的疑惑
電子雙縫干涉探測實驗就象羞澀的少女，根本不讓你看，它似乎有意識和眼睛，只要你在看她，她就可以覺察，就會表現出不同的結果。
對於這種令人思維停止的實驗結果，所有人都搖頭不解，有人還設想粒子確實具有意識，是意識在支配人的行為，唯心理論都誕生了。
不過，請相信，科學是漫長曲折的，今天的不懂和疑惑，將來一定不再。
從光的雙縫干涉實驗開始，最初的實驗者托馬斯-揚做完實驗，也是不解，當他意識到這是光的波性，並對外宣稱時，因為撼動了牛頓權威的光粒子學說，被人嘲笑和排擠。
直到20年後泊松亮斑實驗，證明光的衍射現象，牛頓的光粒子學說才被推翻。
100年後，愛因斯坦的光量子理論被確定，光的波粒二象性才進入教科書，看來科學道路確實是曲折漫長。
那麼現在，對於單電子雙縫干涉實驗，尤其是電子雙縫干涉延遲實驗，幾乎沒有一個明確而完美的解答。
如果你學量子理論，老師會說，量子理論你會算就行，不要問為什麼，因為老師也沒法解答。
量子物理的權威費曼就說：「沒有人真正懂得量子理論」。
當然，疑惑擺在那兒，不是不問就沒疑惑了，無數的學者創立了各種學說，試圖解釋，但到目前為止，都不是很完美。
下面，我們例舉一個最有說服力的前沿理論的解說版本，在此僅供參考討論。
第六解答：新理論的解釋
這個新理論解釋雙縫干涉實驗，基於兩個基本原理：
一、第一原理：光的本質理論
這一新理論認為：
光的單個粒子在自然界有三種狀態形式：
第一種狀態形式：存在於光源或輻射源中。處於光速振動態，叫動態光粒子，它具有光速動能，
第二種狀態形式：普遍存在於粒子或物體中，也獨立於磁場內，叫磁粒子，它保持繞一核心自轉和周轉的運動狀態，且自轉和周轉動能之和等於光速動能，
第三種狀態形式：處於靜止狀態，沒有能量，充斥於宇宙粒子的所有空隙。
這一理論強調認為：靜態光粒子就是光的傳播介質，沒有介質的波是不可能存在和傳播，也是不符合物理定律，
脫離介質分析光的波粒二象性，是違背基本常識的物理錯誤。否定光的介質和「以太」學說，本身就是遺憾。
光粒子三態
這一新理論認為：
光的三種形態的單個粒子，質量是相等的，但能量是不相同的。
若設E0為光的單個粒子的能量，m0是質量，V1為磁粒子的自轉速度，V2為周轉速度，C為光速，則：
震動態光粒子的能量式：（提示，你得用慣星圓周運動理論去理解這些公式）
E0=1/2m0C^2 (1)
磁粒子基態能量式：
E0=1/2m0(V1^2+V2^2)=1/2m0C^2 (2)
磁粒子激態能量式：
Ej=1/2m0(V1^2+V2^2)=m0C^2 (3)
靜態光粒子是沒有能量的，處於完全靜止狀態。但能攫取也只能攫取所有等於光速動能的能量，讓自身轉變為具有光速動能的震動態光粒子。
磁粒子
這一新理論進一步確認；
光的三種狀態可以互相轉化，產生光的各種現象，構成光的本質特性。
1、光源的本質與質能方程
磁粒子在一般情況下處於基態能，即自轉和周轉的動能之和等於光速動能；
但獲取能量後， 由基態變成激態，即自轉和周轉的動能之和等於2倍光速動能。
此時，充斥於空間的靜態光粒子就能迅速攫取磁粒子激態能，周圍的靜態光粒子被轉化為震動態光粒子，聚集於磁場或物體周圍，即形成了光源。
磁粒子因為釋放了一半的能量，重新回到基態形式，並保持穩定狀態。
磁粒子的這一特性，使得磁粒子具有良好的穩定性，因此成為粒子的最小結構單位，構成了相對穩定的物體內粒子和磁場。
磁粒子的自轉和周轉的動能之和等於光速動能的特性，也是磁場和粒子內能的貯藏形式和能量來源，同時也是解說愛因斯坦的質能方程起源和本質的基本原理。
2、波粒二象性與光速極限原理
光波：光源里的震動態光粒子與充斥空間的靜態光粒子不斷互化，傳遞能量而形成光源的光速位移，實質是光粒子的震動態的光速能量傳播，而不是光粒子在空間方向的直線移動。
宇宙物體和粒子都是浸沒在以靜態光粒子為實質的大海里，一切具有輻射源性質的物體或粒子，都將激活和擾動靜態光粒子而產生光波現象，這與水波具有相似的原理。
由於光波的光源和介質都是光的單個粒子本身，所以在光波路徑上的任意一點，都表現出光的波性和粒子屬性，這就是光的波粒二像性。
一切浸沒在以靜態光粒子為實質大海里的物體或粒子，只要出現光速動能，就會被靜態光粒子攫取，形成光的能量波，向外不斷的傳遞和釋放能量，使得自然界的物體和粒子速度都無法超越光速，這就是光速的極限原理。
同時指出，靜態光粒子作為以太的升級版，但不受邁克爾孫_莫雷實驗否定，因為光的傳播是光源位移，不是光粒子的空間直線運動。
光的路徑上的任一點，都是動態光粒子與靜態光粒子的互化形成新的光源，任何點的光速測量都是光源的起點，也是其終點，不存在相對運動的問題。這就是光速不變原理。
3、電子雙縫干涉實驗的解說：
以靜態光粒子為實質的宇宙大海，對於光的波粒二象性可以得到完美的解釋，那麼，對於光的雙縫干涉和衍射的解釋，只要設想為水波就OK，在此無需多筆。
現在重點回到電子的雙縫干涉實驗。
實驗設想：
如果我們把光的雙縫干涉實驗的設備搬到池塘里，然後向池塘里投擲石子，我們無需思考，必將出現水波的雙縫干涉現象。
現在，我們把池塘里的水換成靜態光粒子，把石子換成電子，電子的靶射就是投擲石子，這樣就會歸到電子的雙縫干涉實驗，無疑，必將發生光的干涉現象。
實驗分析1：
在電子雙縫干涉實驗中，因為靶射電子而產生了干涉現象，量子理論認為，電子具有波性，確定了電子具有波粒二象性，如果按此推理，向池塘投擲的石子，因為水波發生了干涉現象，則也可以判斷石子具有波性？石子具有波粒二象性？
顯然，說投擲的石子具有波粒二象性，具有明顯錯誤，同樣，在電子雙縫干涉實驗中，說電子具有波粒二象性，當然一樣，也是一種錯誤。
實驗分析2：
在電子雙縫干涉實驗里，只要電子具有光源輻射性，就能擾動以靜態光粒子為實質的宇宙大海，形成光波，必然產生光的雙縫干涉現象，但不是電子的雙縫干涉現象。
電子的雙縫干涉現象，從事實上證明了靜態光粒子充斥空間的設想。靶射的電子具有能量，從而激活了空間的靜態光粒子，形成光源，產生輻射光波，出現光的干涉現象。
顯然，只要靶射的電子具有能量，靶射多個電子和單個電子沒有實質性的區別，都將產生光的干涉現象是必然。所以實驗2和實驗3可以歸一。
同時，投射到屏幕上的光斑也不是電子穿過雙縫後的投射班點，更不是單個電子能同時穿過雙縫而具有疊加態，電子消失於實驗設備的原子捕捉，會產生電離現象，這可以實驗驗證。
二、電子雙縫干涉探測實驗分析：
繼續回到電子雙縫實驗，在這裡，為什麼觀察和不觀察，實驗會出現了兩個完全不同的結果呢？
1、圓周運動論
這裡，我們必須要用到一個新理論來解說，這就是慣性圓周運動原理，內容是：
一切星體或粒子在不受任何外干擾的前提下，將保持繞一核心勻速自轉和周轉的圓周運動狀態不變，外界干擾是改變和破壞這一狀態的原因，且都具有動能：
E=1/2m(V1^2+V2^2) （4）（V1為自轉速度，V2為周轉速度）
這一原理有九個解讀
解讀一：星體和粒子在理想不干擾時，保持勻速圓周狀態，但外界干擾無處不在，所以實際觀察到的狀態，都是干擾後被改變的變態。
解讀二：星體實際狀態為相對穩定的變速橢圓運動，因為星體抗干擾能力強，受干擾穩定。
解讀三：粒子實際運動狀態表現為不確定性規律，是因為粒子抗干擾能力極弱，外界干擾具有不可預測性和不確定性，可以用熱力學第二定律去理解，所以粒子慣性圓周運動是常態性的、不確定性的破壞和改變。
解讀四：粒子運動的真實規律是：慣性圓周運動受不確定性能量干擾被破壞、干擾減小或消失後又回歸、再受干擾再破壞的不確定性的往複變化。
解讀五：粒子運動的軌跡始終是慣性圓周運動破壞後再回歸的漸變，所以其運動的軌跡仍然是核心不變的圓周雲的概率軌跡，如電子的軌跡，就是圓周雲的概率軌跡。
解讀六：粒子的運動描述符合統計概率方程的概率解，如薛定諤方程，方程的解集是確定核心的圓內點的集合。
解讀七：粒子脆弱的抗擾能力決定了任何觀察和測,量行為，都是對粒子的擾動，因為所有的觀察是「光察」，測量是「電量」，這都是對粒子慣性圓周運動狀態的破壞和改變。所以粒子具有不可測性或測不準性。
解讀八：慣性圓周運動是星體和粒子的屬性，正是因為自身具有周轉和自轉的動能，因此貯藏了內能，才能在不受干擾和能量不損失的前提下。
解讀九：原子核內的電子和核質都繞同一個核心自轉和周轉，不受干擾時將保持恆定的自轉和周轉運動狀態不變，這也是電子永遠不會掉入核內的原因。
因此，原子就是一個太陽系或土衛系的縮影，天體和粒子具有共同的規律。
總之，無論是粒子組合，還是星系構成，不再需要任何牽引力或能量來組合，繞同一核心的慣性圓周運動是大自然的普適原理。
電子的圓周雲的軌跡
基於以上分析，物理學是研究星體或粒子的慣性圓周運動被破壞的原因和規律，而不是去尋找和統一所謂的牽引力或組合力。
根據這一原理的解讀，對電子雙縫探測實驗的解答如下：
2、電子雙縫干涉探測實驗分析：
當觀察設備不介入觀察時，靶射電子在穿過小孔後，釋放靶射時多餘的能量，激活靜態光粒子，形成輻射源和光波，產生光的雙縫干涉現象。
由於電子具有圓周運動的慣性，電子在釋放多餘的能量後，將恢復圓周運動狀態，從而被實驗設備的原子捕捉，實驗設備因電子多餘轉變為電離態，產生電現象。
當觀察設備介入觀察時，請重點看解讀七，當靶射電子在穿過小孔後，由於這個觀察設備必然是「光察」和「電測」，這構成了對電子慣性圓周運動回歸的干擾。
因為「光察」擾動的持續，電子無法回歸慣性圓周運動，被破壞為不確定性無規則運動，電子在小孔和雙縫之間無法停留和釋放能量，也就不能激活靜態光粒子而形成輻射，而是四處撞壁，使得雙縫干涉現象不能再現。
在碰撞中的電子，要麼是被實驗設備的原子捕捉，電離能量被「電量」設備中和，要麼是概率性通過雙縫，在雙縫和屏幕之間激活靜態光粒子，或直接打射到屏幕上，使得雙縫干涉現象不能再現。
3、關於電子雙縫干涉延遲實驗推演預測：
1、將觀察設備置於雙縫前和雙縫後，分別實驗，兩次實驗屏幕圖像將不會一致。
2、實驗盒四周均做成屏幕，觀察設備介入和不介入，四周屏幕斑點會不一樣。
3、實驗箱雙縫前和雙縫後完全隔開絕緣，僅留雙縫，雙縫前比雙縫後的電離現象將明顯很多，雙縫後幾乎沒有電離現象發生。
以此表明，觀察會干擾電子的運動狀態，影響實驗結果。
通過電離現象，可以判斷除了極少數電子發生概率性穿縫外，大部分電子被實驗設備捕捉和中和，電子在雙縫干涉現象中不具有波粒二象性。
4、電子雙縫干涉實驗其它設想：
設想實驗1：
電子雙縫干涉實驗為密閉絕緣箱體，內部為非真空態，並具有一定的導電性，那麼實驗結果應該會發生雙縫干涉現象，而且導電性能增加，干涉越明顯，但與真空電子雙縫干涉會有區別。
設想實驗2：
在上述設想實驗1中，若實驗時用導線接地，雙縫干涉現象應該消失，任何帶電探測器進入，無論探測器延遲還是不延遲，都會使雙縫干涉現象消失。
原因分析：
在電子雙縫干涉實驗中，必須考慮電子的電性狀態，這會影響實驗結果。對實驗判斷的理論依據是：
電場本質與電子波假說
原子核外的電子數與質子數不相等時，原子則呈現帶電態，這有兩種情形：
第一種：正電體——正電子波
當物體中一個原子的核外電子數少於質子數時，原子具有向周圍就近、就易掠奪其它原子電子的能力，這種持續的就近、就易的電子掠奪補充電子的擾動，象波一樣在導體內部傳導，這就是正電體，其內會形成正電子波。
第二種：負電體——負電子波
當物體中一個原子的核外電子數多於質子數時，原子具有向周圍就近、就易退讓、置換多餘電子的能力，這種持續的就近、就易的退讓、置換的電子的擾動，象波一樣在導體內部傳導，這就是負電體，其內形成負電子波。
正電體與負電體相吸引是電子互補的中和現象，正電體與中性相吸引是電子掠奪現象，負電體與中性相吸引是電子退讓現象，同電體排斥是無法實現電子掠奪或退讓現象。
用導線連接正電體和負電體，只要保持導體一端多餘電子，一端缺失電子，就能形成持續電流，電流是電子波在導體內傳播，不是電子的單向流動，是一種能量波。
電子波與電波的不同在於：
電子波是在導電體內部形成和傳播，震質和介質都是電子。
電磁波是在空間形成、在空間傳播，震質是光的震動態粒子，介質都是靜態光粒子
分析與解釋：
設想實驗1里，導電態的內部呈現電離態，形成電子波，所以實驗1的雙縫干涉會存在光波和電子波的重干涉，而真空態只是光的雙縫干涉。
設想是實驗2,里，導線接地是實驗內電離態的消失，電子對空間靜態光粒子的輻射減弱或消失，電子波也瞬間消失，所以雙縫干涉現象不會發生，而帶電的探測器具有導線性質。
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