故事二

接上一篇博文,后边就要出重点的内容了(本文转自网络,侵权删除)

获救的地球人又兴奋，
又好奇，
他们纷纷围住墨子问长问短，
恨不能立刻报考物理系！

到底什么是反事实通信呢？
这个故事要从物质的本质说起。

光到底是粒子还是波？

在从前的物理学家眼中，粒子和波是两种完全不同的东西。比方说，努力把物质切开，越切越小，切到最后就会得到一大堆组成物质的粒子。如果往池塘里扔一块石头，池水泛起的波澜就是一种波。

那么问题来了，我们每天都要看到的光到底是粒子还是波呢？在这个问题上，从前的物理学家主要分为两派。一派人认为光是粒子，另一派人坚持认为光是一种波。

那么光到底是粒子还是波呢？两派人因为这事至少吵吵了两百年！

公平地说，波派也好，粒子派也好，他们都有自己的道理，每一派都能提出一大堆实验证据。
进入20世纪以后，物理学家渐渐发展出了量子力学。量子力学的创始人之一爱因斯坦也加入了战斗！

这次他破天荒地没有打牛顿的脸，而是先帮牛顿的粒子派说了好话，证明说光是由一种基本粒子组成的。

然而，爱因斯坦并没有完全否定波派的观点。他同时强调，光确实很像一种波！

后来，经过德布罗意和玻恩等量子力学创始人的一番理论创新，物理学家终于把波和粒子这两个概念联系了起来。原来不仅仅是光，所有的物质粒子都跟光一样，具有粒子和波的双重性质，叫作“波粒二象性”。只不过，这里的波不是水波、声波那种传统意义上的机械波，而是一种“概率波”。

光子和它的概率波
为了搞清楚什么叫概率波，让我们先看一下波和粒子有哪些不同。
假如我们有一个网球发射器。在网球运动的半路上放一个挡板，在挡板中间开两个狭缝，然后再在狭缝后面放一个屏幕。你就会发现，有的网球会被挡板挡住，有的网球会穿过狭缝，打在屏幕上，形成两条跟狭缝对应的条纹。

但如果最开始发射的不是粒子，而是水波，你就会发现，水波在穿过两个狭缝的一刹那，变成了两个子波，这两个子波的波峰和波峰碰在一起就会加强，波峰和波谷碰在一起就会抵消。当它们传播到屏幕上以后，有的地方加强，有的地方削弱了，就会形成一系列强弱相间的干涉条纹。

现在，我们把这个实验放在微观尺度上重新做一遍。如果我们发射的既不是网球，也不是水波，而是像光子、电子这样的“波粒二象性”怪胎，结果就会大大出乎你的意料。当你发射第一个光子的时候，屏幕上出现一个亮点，看起来光子确实是一种粒子。

但如果你持续不断地发射光子（每次只发射一个）的话，积累到一定数量之后就会发现，光子不会像网球那样在屏幕上形成两条对应狭缝的条纹，而是像水波一样，形成了一系列强弱相间的条纹！

所以你看，光子打在屏幕上，形成了一个亮点，而不是一个条纹，这说明光子是一种粒子。
另一方面，很多光子打在屏幕上以后，形成的分布是水波一样的条纹，这说明光子又是一种波。波纹强的地方说明光子落在这里的概率大，波纹弱的地方说明光子落在这里的概率小，所以，我们可以把光子对应的波理解成一种描述光子出现概率大小的波！

在量子力学眼中，光子对应的概率波严重违反了日常生活的直觉！比方说，这种波无处不在，会填满整个宇宙！就算在某个地方，概率波的大小等于零，它仍在是存在的！

于是，有物理学家就要开脑洞了（请注意专心听讲！），假设在一个地方，光子出现的概率等于0；如果物理学家在那个地方放一个障碍物（比如挡板或者镜子），结果又会怎样呢？

首先，根据物理学家的计算，虽然光子出现在那里的概率等于0，概率波在那里的大小也等于0，但是概率波仍然经过了那个地方。当我们把障碍物放进去之后，障碍物就会挡住概率波传播的路，这会导致概率波的强度分布发生改变，最终导致光子出现在屏幕上各个地方的概率发生变化！
其次，虽然障碍物导致屏幕上各个地方的概率波大小发生了变化，但如果实验设计的特别巧妙，使得障碍物恰好只影响了其他地方的概率大小，没有影响障碍物附近的概率波大小（仍然是0），那就厉害啦！

也就是说，物理学家可以设计一种实验方案，使得：不管障碍物存在不存在，光子都不会在障碍物附近出现；然而光子在屏幕上显示的干涉条纹形状却能告诉我们障碍物到底存在不存在。

那么，这样的奇怪实验能产生什么用处呢？(这个问题留着下一篇来介绍吧!)
未完待续…