，然后点击“添加到主屏幕”24 魔砂（2） (1/2)
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三维投影中，一个粒子从粒子源飞出，但撞上了挡板没能穿过。接着又一个粒子被射出粒子源，这一次鬼使神差地鉆过了挡板上的不知哪一道缝隙，落到了最后的成像底片上，留下一个小白点——显然表现得更像一颗砂粒，并没有出现波动的干涉。可是随着穿过挡板上的缝隙落到底片上的粒子越来越多，底片上的白点分布开始显现出神奇的规律来：虽然底片正对挡板上的缝隙的位置落下的粒子是最多的，但仍有好几处别的地方落下了大量的粒子，而还有一些地方虽然离底片上正对缝隙的位置更近，粒子却仿佛不愿意往那里去，落在这些地方的总是寥寥无几。最后，大量粒子的落点在底片上形成了若干条粗细不等的纵向平行条纹的图案：正对两道缝隙的地方是白点最多最密集，宽度最宽的两道白色主条纹，在两道白色主条纹旁边，隔着几道白点很稀少的平行于主条纹的暗纹，又是几道平行于主条纹而宽度稍窄的白点密集的白条纹，但随着距离两道主条纹越远，它们中的白点逐渐变稀变少，颜色逐渐变淡，最后渐渐消失在黑色的底片上。
“为什么除了正对缝隙的地方，还有那么多别的地方有粒子到达，而有一些粒子明明可以到达的地方却很少有粒子去呢？”动画投影播放完了，我指着投影中的成像底片问。
“在我们开始研究这个现象之前，让我先告诉你那个世界的科学家的解释，请你先想一想他们的解释对不对，解释得好不好。”米西雅看来又打算让我苦其心志地冥思苦想了，她声形并茂地讲道：“在那个世界的20世纪初，一群后来被那个世界的人尊为物理大神的学者们对这个现象绞尽脑汁研究了数年之久，最后由爱因斯坦牵头，一致认定微观粒子既是颗粒状的，又是弥散在时空中的波动。其中有一位经常和爱因斯坦争得不可开交的大佬名叫玻尔，他和他的小弟海森堡在这个基础上走得更远。他们认为微观粒子不仅既是颗粒状的，又是弥散在时空中的波动，而且如果我们想要探测粒子在什么地方，看到的粒子就是小颗粒的样子；如果我们不去了解粒子的位置，粒子就会变成波动扩散到整个空间，以至于无处不在。他们为什么这么说呢？因为底片上这些黑白相间的平行条纹就是波的干涉在波的传播方向横截面上的投影，称为干涉条纹。缺少粒子到达的黑条纹就是波动幅度相互抵消的地方，粒子密集的白条纹就是波动幅度相互增强的地方。而这个实验中，挡板上的两道缝就像我放在水桶里的挡板把水波分割成两个有相干性的波源一样，也把从一个粒子源出来的作为波的粒子分割成两个相干波源，因此穿过缝隙的粒子在挡板后的这部分空间中会发生干涉，而成像底片正好就把干涉截获并显示出来了。”
我竖起耳朵仔细地听着，同时竭尽全力让自己的头脑高速运行，总算听明白了米西雅所说的“那个世界的科学家的解释”。但是我发现这种解释中似乎存在着一个漏洞，于是立刻向米西雅提出：“他们说微观粒子既是颗粒状的，又是弥散在时空中的波动，那么就应该是即使只有一个粒子，也可以穿过挡板上的缝隙发生干涉现象。可是事实并非如此，一个粒子落到底片上留下的就是一个小点，根本没有干涉条纹出现啊！只有落到底片上的粒子很多了，才由这些粒子的落点拼出了干涉条纹。而且一道波动可以同时穿过两道缝隙，而一个粒子一次只能穿过一道缝隙，如果没有对准缝隙，还会被挡板挡住，到不了底片上啊！”（如果在那个世界上课时，我像这样说出自己的想法和疑问，下一秒钟得到的一定会是老师“闭嘴！滚出去！”的怒吼，而在这里，我却可以得到米西雅详细耐心的讲解，听她讲课真是太幸福了！）
“你很聪明，但有了玻尔的补充，你发现的这个漏洞就被堵住了。”
原来，米西雅并不像我开始以为的那样瞧不起那个世界的科学家。
“玻尔说，如果我们想要探测粒子的位置，看到的就是像小颗粒的粒子。而实验装置中最后的成像底片就是用来探测粒子位置的，当粒子落在底片上时我们就知道了粒子的位置，所以这时粒子就成了一个点。当粒子没有到达底片的时候，我们不知道它在哪里，所以这时粒子就是弥散在时空中的波，在哪里都有可能，当然也可以同时穿过两道缝。”
“那……我们可不可以用别的什么方法在粒子穿过挡板上的缝隙之前就探测到它们的位置，但又可以让它们继续穿过缝隙呢？如果这样做，结果又会怎样呢？”
“我去年告诉过你，微观粒子实在太小了，所以对外界的一切都敏感无比。如果你去测量一个微观粒子的状态，获得的只是它在你的测量方法下所呈现出来的状态，不是在你没有测量它时它本来的状态。如果你想在粒子穿过挡板的缝隙之前就探测它们的位置，但又要让它们被探测之后还能继续前进并穿过缝隙，是一件几乎不可能做到的事。因为你用任何仪器探测到了粒子的位置，只是由于粒子在你放置仪器的位置处撞上了仪器，留下了痕迹，但撞上之后粒子的运动方向和速度绝不可能还和撞上之前一样。这样一来，本来可以穿过缝隙的粒子，在被你提前探测到位置之后就几乎不可能再穿过缝隙了；而本来不可能穿过缝隙的粒子，被提前探测到之后却有可能会穿过缝隙。于是原来通过缝隙的粒子被你提前一探测，就全被弄乱了，落到最后的底片上的位置就会彻底杂乱无章，再也形不成干涉条纹了。”
我总算勉强明白微观粒子有多难对付了：任何宏观物体的位置、大小、速度都可以放心去测量，测量的结果就是这个物体本来的状态。可是对于微观粒子来说，任何测量行为都会彻底改变它原有的状态！也就是说，根本就找不到有效的办法去准确地测量微观粒子的状态！
但我还是很不甘心：“难道我们真的就无法测量微观粒子的状态了吗？”
“从理论上说，我们可以测量，但极其困难，因为有速度和位置的不确定关系限制，要想得到像测量宏观物体那样准确的结果永远都不可能。那个世界的一些科学家为了了解路途中被认为是波动的粒子究竟经过了挡板上的哪一道缝隙，想出了这么一个办法：用一个发射电子的电子枪来作粒子源，在挡板背面一侧的每一道缝隙周围安装一个灵敏度极高的超微型电流互感器，互感器的输出接在放大倍数和输入阻抗都特别高的脉冲放大器上。因为电子带有一个单位电荷量，电流的定义就是电荷的定向移动，而电流是一定会产生磁场的。如果一个电子从互感器中穿过，就等于有一个瞬间的电流脉冲出现，电流互感器的线圈中会因为这个电流脉冲的磁场变化而感应出一个电压脉冲，经过脉冲放大器放大后就可以被记录仪器捕捉到。这样，我们就可以根据哪一道缝隙后面的电流互感器输出了脉冲而知道电子经过了哪一道缝。”米西雅一边讲又一边用自己的三维投影显示出了这套实验装置。
“果然是个高明的方法！虽然这样还不能知道电子在途中的准确位置，但我们已经把电子的行踪范围缩小到经过了哪一边的缝隙，而且又没有让任何东西碰到电子，电子仍可以继续自由前进到达最后的成像底片！”这个远远超乎我想象的办法确实巧妙，我不得不服。
“然而这种看起来很高明的方法，经过实践证明，结果一样... -->>
三维投影中，一个粒子从粒子源飞出，但撞上了挡板没能穿过。接着又一个粒子被射出粒子源，这一次鬼使神差地鉆过了挡板上的不知哪一道缝隙，落到了最后的成像底片上，留下一个小白点——显然表现得更像一颗砂粒，并没有出现波动的干涉。可是随着穿过挡板上的缝隙落到底片上的粒子越来越多，底片上的白点分布开始显现出神奇的规律来：虽然底片正对挡板上的缝隙的位置落下的粒子是最多的，但仍有好几处别的地方落下了大量的粒子，而还有一些地方虽然离底片上正对缝隙的位置更近，粒子却仿佛不愿意往那里去，落在这些地方的总是寥寥无几。最后，大量粒子的落点在底片上形成了若干条粗细不等的纵向平行条纹的图案：正对两道缝隙的地方是白点最多最密集，宽度最宽的两道白色主条纹，在两道白色主条纹旁边，隔着几道白点很稀少的平行于主条纹的暗纹，又是几道平行于主条纹而宽度稍窄的白点密集的白条纹，但随着距离两道主条纹越远，它们中的白点逐渐变稀变少，颜色逐渐变淡，最后渐渐消失在黑色的底片上。
“为什么除了正对缝隙的地方，还有那么多别的地方有粒子到达，而有一些粒子明明可以到达的地方却很少有粒子去呢？”动画投影播放完了，我指着投影中的成像底片问。
“在我们开始研究这个现象之前，让我先告诉你那个世界的科学家的解释，请你先想一想他们的解释对不对，解释得好不好。”米西雅看来又打算让我苦其心志地冥思苦想了，她声形并茂地讲道：“在那个世界的20世纪初，一群后来被那个世界的人尊为物理大神的学者们对这个现象绞尽脑汁研究了数年之久，最后由爱因斯坦牵头，一致认定微观粒子既是颗粒状的，又是弥散在时空中的波动。其中有一位经常和爱因斯坦争得不可开交的大佬名叫玻尔，他和他的小弟海森堡在这个基础上走得更远。他们认为微观粒子不仅既是颗粒状的，又是弥散在时空中的波动，而且如果我们想要探测粒子在什么地方，看到的粒子就是小颗粒的样子；如果我们不去了解粒子的位置，粒子就会变成波动扩散到整个空间，以至于无处不在。他们为什么这么说呢？因为底片上这些黑白相间的平行条纹就是波的干涉在波的传播方向横截面上的投影，称为干涉条纹。缺少粒子到达的黑条纹就是波动幅度相互抵消的地方，粒子密集的白条纹就是波动幅度相互增强的地方。而这个实验中，挡板上的两道缝就像我放在水桶里的挡板把水波分割成两个有相干性的波源一样，也把从一个粒子源出来的作为波的粒子分割成两个相干波源，因此穿过缝隙的粒子在挡板后的这部分空间中会发生干涉，而成像底片正好就把干涉截获并显示出来了。”
我竖起耳朵仔细地听着，同时竭尽全力让自己的头脑高速运行，总算听明白了米西雅所说的“那个世界的科学家的解释”。但是我发现这种解释中似乎存在着一个漏洞，于是立刻向米西雅提出：“他们说微观粒子既是颗粒状的，又是弥散在时空中的波动，那么就应该是即使只有一个粒子，也可以穿过挡板上的缝隙发生干涉现象。可是事实并非如此，一个粒子落到底片上留下的就是一个小点，根本没有干涉条纹出现啊！只有落到底片上的粒子很多了，才由这些粒子的落点拼出了干涉条纹。而且一道波动可以同时穿过两道缝隙，而一个粒子一次只能穿过一道缝隙，如果没有对准缝隙，还会被挡板挡住，到不了底片上啊！”（如果在那个世界上课时，我像这样说出自己的想法和疑问，下一秒钟得到的一定会是老师“闭嘴！滚出去！”的怒吼，而在这里，我却可以得到米西雅详细耐心的讲解，听她讲课真是太幸福了！）
“你很聪明，但有了玻尔的补充，你发现的这个漏洞就被堵住了。”
原来，米西雅并不像我开始以为的那样瞧不起那个世界的科学家。
“玻尔说，如果我们想要探测粒子的位置，看到的就是像小颗粒的粒子。而实验装置中最后的成像底片就是用来探测粒子位置的，当粒子落在底片上时我们就知道了粒子的位置，所以这时粒子就成了一个点。当粒子没有到达底片的时候，我们不知道它在哪里，所以这时粒子就是弥散在时空中的波，在哪里都有可能，当然也可以同时穿过两道缝。”
“那……我们可不可以用别的什么方法在粒子穿过挡板上的缝隙之前就探测到它们的位置，但又可以让它们继续穿过缝隙呢？如果这样做，结果又会怎样呢？”
“我去年告诉过你，微观粒子实在太小了，所以对外界的一切都敏感无比。如果你去测量一个微观粒子的状态，获得的只是它在你的测量方法下所呈现出来的状态，不是在你没有测量它时它本来的状态。如果你想在粒子穿过挡板的缝隙之前就探测它们的位置，但又要让它们被探测之后还能继续前进并穿过缝隙，是一件几乎不可能做到的事。因为你用任何仪器探测到了粒子的位置，只是由于粒子在你放置仪器的位置处撞上了仪器，留下了痕迹，但撞上之后粒子的运动方向和速度绝不可能还和撞上之前一样。这样一来，本来可以穿过缝隙的粒子，在被你提前探测到位置之后就几乎不可能再穿过缝隙了；而本来不可能穿过缝隙的粒子，被提前探测到之后却有可能会穿过缝隙。于是原来通过缝隙的粒子被你提前一探测，就全被弄乱了，落到最后的底片上的位置就会彻底杂乱无章，再也形不成干涉条纹了。”
我总算勉强明白微观粒子有多难对付了：任何宏观物体的位置、大小、速度都可以放心去测量，测量的结果就是这个物体本来的状态。可是对于微观粒子来说，任何测量行为都会彻底改变它原有的状态！也就是说，根本就找不到有效的办法去准确地测量微观粒子的状态！
但我还是很不甘心：“难道我们真的就无法测量微观粒子的状态了吗？”
“从理论上说，我们可以测量，但极其困难，因为有速度和位置的不确定关系限制，要想得到像测量宏观物体那样准确的结果永远都不可能。那个世界的一些科学家为了了解路途中被认为是波动的粒子究竟经过了挡板上的哪一道缝隙，想出了这么一个办法：用一个发射电子的电子枪来作粒子源，在挡板背面一侧的每一道缝隙周围安装一个灵敏度极高的超微型电流互感器，互感器的输出接在放大倍数和输入阻抗都特别高的脉冲放大器上。因为电子带有一个单位电荷量，电流的定义就是电荷的定向移动，而电流是一定会产生磁场的。如果一个电子从互感器中穿过，就等于有一个瞬间的电流脉冲出现，电流互感器的线圈中会因为这个电流脉冲的磁场变化而感应出一个电压脉冲，经过脉冲放大器放大后就可以被记录仪器捕捉到。这样，我们就可以根据哪一道缝隙后面的电流互感器输出了脉冲而知道电子经过了哪一道缝。”米西雅一边讲又一边用自己的三维投影显示出了这套实验装置。
“果然是个高明的方法！虽然这样还不能知道电子在途中的准确位置，但我们已经把电子的行踪范围缩小到经过了哪一边的缝隙，而且又没有让任何东西碰到电子，电子仍可以继续自由前进到达最后的成像底片！”这个远远超乎我想象的办法确实巧妙，我不得不服。
“然而这种看起来很高明的方法，经过实践证明，结果一样... -->>
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