什么叫双缝干涉实验(除了双缝干涉实验，还有哪些惊人的实验)

车友车行资讯攻略 2022-09-15 1061浏览 2

本篇文章给大家谈谈什么叫双缝干涉实验,以及除了双缝干涉实验，还有哪些惊人的实验的知识点，希望对各位有所帮助，不要忘了收藏本站！

什么叫双缝干涉实验

什么叫双缝干涉实验、除了双缝干涉实验，还有哪些惊人的实验

历史上最恐怖最惊人的实验，恐怕非731部队莫属了吧

当时，这支部队用活人进行生物武器与化学武器的效果实验。他们被称为“圆木”，在他们身上进行的活体解刨、冷冻、细菌实验，都是在毫无麻醉，并保证对象是清醒的情况下进行的，因为日本人觉得麻醉了会影响试验准确性。

他们实验每一个都让人头皮发麻：人体鼠疫实验、活体冻伤试验、无麻醉拔牙、人与马血互换、胎儿活体解剖、人畜杂交、人体四肢互换等。每一个实验对象都是在经历巨大的痛苦和恐惧之后死亡的。

很难想象，人类会做出如此禽兽的行为。

马绍尔氢弹试验

广岛长崎核弹袭击事件大家都知道，但是1954年3月1日，美国在马绍尔群岛的氢弹试验，却很少有人了解。

在这里被引爆的是世界上第一枚氢弹：迈克。它比广岛原子弹强500倍，在爆炸瞬间，处在核爆中心的两座无人岛便从地图上消失了。

更恐怖的还在后面，氢弹爆炸后，海风裹挟着放射性物质，覆盖了马绍尔群岛，但美国人并没有把这个恐怖的消息告知哪里的人们，他们成了美国人的小白鼠。

试验后，岛上下起了带有强烈核辐射的“雪”，很多孩子出于童心玩耍后，很快就夭折。还有成年德国牧羊犬的脖子上。

实验的结果可以说是成功的，“双头狗”活了4天，随后死掉。

随后，他又利用不同动物进行了20多次实验，而更加震惊的是，德米科霍夫在此之后又重新实施了实验，利用不同的动物，次数多达20多次！其中生命力最强的一只“双头狗”存活了1个月。看完这些实验，真让人感慨：

地狱空荡荡，恶魔在人间！

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我来说几个科学家亲身实验的例子，让大家看看科学家到底有多疯狂。

一、牛顿针刺眼睛

牛顿是光学奠基人，经典物理学鼻祖，微积分发明人等等，拥有一系列超牛的头衔。

据记载，牛顿发现太阳光在三棱镜下会分解为七色光后，为了验证他的理论，他用一根编织衣物的针，深深扎入眼球和眼骨之间，然后用力挤压眼球，测试眼球在变形的情况下，看到的颜色会如何变化。

这一错误操作简直就是丧心病狂，要是弄得眼球感染，以那时候的医疗水平，估计眼睛就废了，还好最后安然无恙。

二、拉瓦锡断头实验

拉瓦锡被誉为“现代化学之父”，提出了化学反应中的质量守恒定律，首次提出了化学元素的概念，是一位为科学事业不顾一切的人。

然而，拉瓦锡生活在法国大革命期间，因为政治原因在1794年5月8日被送上断头台。

据说拉瓦锡在断头前和侩子手约定，当他要被砍头时，会尽可能的眨眼，然后侩子手以此确定被砍头后，人是否还有意识，结果拉瓦锡被砍头后一共眨了11次眼。

三、吞下幽门螺杆菌

上世纪八十年代以前，医学界普遍认为胃炎和胃溃疡，是因为饮食习惯不良，造成的胃酸分泌过多，医师都是给减少胃酸的药物。

然而澳大利亚医师巴里·马歇尔，在1979年意外地从胃炎患者的胃粘膜组织上，观察到一种奇怪的细菌，既幽门螺杆菌，他分析了数百位患者的胃液样品，确定该细菌和胃炎胃溃疡有关。

经过多次实验后，终于在1982年4月分离培养出了幽门螺杆菌菌株，为了验证他的理论，他和同事罗宾·沃伦吞下了含有幽门螺杆菌菌株的培养液。

结果就是两人大病一场，从而证实了这种细菌，就是导致胃炎和胃溃疡的罪魁祸首，巴里·马歇尔和罗宾·沃伦也因此，共同获得2005年诺贝尔生理学或医学奖。

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题主这么问一定是想知道一些颠覆常识思维的实验。

首先说说双缝干涉实验。

最早的双缝干涉实验是关于光的本质讨论的。结果显示，光既有波动性也具有粒子性。

光的粒子性是打到光屏上波包具有周期性，比如滴答滴答的周期声音。如果光只是波，不可能出现滴答滴答周期隆起的声音，而应该是均匀。

然后电子的双缝干涉预示了除了光，电子也具有波粒二象性。最后发现所有微观粒子都具有波粒二象性。

双缝干涉实验最“诡异”的是：不去观察粒子到底通过哪条细缝打的光屏上，就会出现干涉条纹。如果观察粒子的具体行为的话，那么光屏上的干涉条纹消失。就好像观察行为决定了粒子状态。这种测量坍缩效应被证实粒子的内在秉性。

这很颠覆常识，宏观上的类比就是：我不看你，你就可以同时既在家也在学校。只要我观察你，你就只能出现在一个地方，要么在家要么在学校。就和薛定谔的猫一样。

同样颠覆常识的还有迈克尔逊─莫雷实验

本来这个实验初衷时寻找以太的，可是最后以太没有找到，反而证明了光速不变。实验就是通过地球相对以太风的运动，验证以太与地球的相对速度从而间接地证明以太的存在。最后结果否定了以太，并且表明光速不变。

这意味着，常识思维中的速度叠加原理是错误的。比如你在80m/s的高铁上测量光速依旧约是299792458m/s。而不是299792458m/s加或减80m/s。

狭义相对论也是从真空光速不变为公设建立起的理论！

要解答这个问题，首先得知道双缝干涉实验究竟有何惊人之处

许多解答这个问题的博主，把残忍无道的实验，比如731部队的人体实验，也算成惊人实验，但这和双缝干涉实验又有什么关系呢它们只能算残忍的实验，算不上什么惊人的实验，只是让人吓破胆的实验，违背了基本的伦理道德，实验者都应该被审判枪毙。

双缝干涉实验之所以惊人，是因为它否定了人们的常识，奠定了光的波动性，颠覆了传统认知，光是一种细微的颗粒，这才是它惊人之处。当然，曾经惊人的实验，现在已经习以为常也是常态，但人类的认知也因此发生了重大的变化。

让我们说一个奠定现代物理学根基的惊人实验吧，是它把物理学变成了一门科学，同时推翻了人们的常识，直到今天为止，许多人还没有意识到自己的常识是错误的呢，即便在学校里反复灌输，但真正能够领会到该实验惊人之处的人依然不够多。

比萨斜塔实验：重的和轻的落得一样快

图示：比萨斜塔实验又被称为伽利略自由落体实验。

1590年，据说伽利略将重量差异显著达十倍之多的两个铁球同时从高塔上放下，结果两者几乎同时落地，大大出乎当时人的预料，从而奠定了伽利略大科学家的名声，也让物理学真正成为一门科学。毕竟这个实验和流传近两千年的亚里士多德的说法不一致，也和人们的日常直觉相悖，在日常直觉中，石头落得快，树叶落得慢。所以人们得到一个常识，重的落得快轻的落得慢。直到今天为止，许多人依然是这样认为的，除非他们上过物理学这门课，否则很难通过简单的观察和思考，能领悟到落得快还是慢，其实和轻重无关，而是和别的因素有关，轻或者重都是表象罢了。

实际上，同一张纸或同一片树叶，因为形状的不同下落速度都大有差异，展开的纸或树叶落得慢，而揉成一团的纸或叶子落得快。在地球上，影响物体下落速度的不是其重量，而是其形状，这是因为地球上有大气，形状不同受到的空气阻力不同，造成了人们观察的误区，将重量和形状混淆，产生了这种常识性错误。而空气阻力和形状相关，而和重量无关。因此，带上降落伞明明变得更重的人，比没带降落伞的人落得慢多了。而现代工程师在设计飞机和高速火车的形状时也必须考虑到空气的摩擦阻力。

图示：高铁火车头部的形状不是为了好看，而是为了降低空气的摩擦阻力。如果没有空气摩擦，那么什么形状都行，比如月亮上的高铁。

图示：美国宇航员在月球上验证伽利略自由落体实验

在月球上，由于没有空气阻力，因此铁锤和羽毛同时下落。这两样实验物品现在还在月球上呢。当然，这个验证性实验，与其说是实验，不如说是向开启现代物理学大们的先贤伽利略的致敬。人们早就在地面上，用抽真空的方式验证过保龄球和羽毛同时坠地。

图示：保龄球和羽毛在真空中同时坠落

这才是真正惊人的实验，而不是哪些违背伦理道德，但其实一无所获的实验，它们只是一些打着科学实验的名头，行残忍之事的借口罢了。

科学也可以简单而动人

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电子等微观粒子具有波动性，电子双缝干涉实验确实挑战人们的已有观念，这些实验是用经典思想和方法无法解释的，但却包含了量子力学的核心。

例如当发射单个电子来做双缝实验时，我们无法预言电子会通过那条缝，以及电子会落到什么位置，在完全相同的发射条件下，每个电子都是我行我素的，但对于大量电子来讲，它们位置的分布概率是可以计算的。

更奇怪的是，当人类加上光探测器，想在狭缝的旁边来偷窥电子的行为时，干涉现象反而消失了，这种观察时干涉消失的效应，对于习惯宏观世界规律的我们也是难以理解的。

在上世纪60年代以前，以上电子双缝干涉实验也只是假象实验，但后来技术的发展，使人们真实的观察到以上效应。所以在量子世界中，我们熟知的物理定律不再有效，例如下面我们熟悉的“薛定谔的猫”也是一个假象的实验。

当我们假想在盒子里关上一只活猫，以及一瓶通过可能衰变的物质来激发的毒药，当衰变发生时，药瓶被打破，猫就会被毒死。当我们不打开盒子的时候，只能说猫可能死了也可能活着，哥本哈根学说认为猫会处于生死的叠加态，不死也不活，除非打开来看，也就是只有测量才能确定真实的状态。

以上的这些实验，对爱因斯坦等科学家是难以接受的，他说：上帝不扔骰子。随着对量子力学的进一步研究，这只不死不活的猫，还会一直折磨着大家。

沥青滴漏是世界上最考研研究者耐性的物理实验之一，它的目的就是向人们证明物质某些性质并非人们看到的那么直观，且需要时间来检验。

某些物质看上去像是固体，但实际上是粘性极高的液体——比如沥青，它在室温环境下流动速度极为缓慢，但终会因重力而滴落。目前这项实验仍在继续，并可能持续下去。

都柏林圣三一大学自1944年7月11日开始了这个实验，直到2013年7月11日他们才第一次拍到了沥青滴落的情况。

但其实个人觉得，如果要了解沥青的这个性质不一定非要在室温下等100年，只需要把沥青稍微加热就好了。不过科学家们就是这么轴。

希格斯玻色子质量估算试验

学术期刊《物理评论快报》2015年发布了一篇论文，对希格斯玻色子的质量做出了到发文为止最精确的估算，论文标题为《借助ATLAS及CMS试验在7和8万亿电子伏特pp碰撞下共同测算希格斯玻色子质量》，联合署名作者合计5154名，这创下了论文署名最多的纪录。

该论文篇幅有33页，但只有9页内容与真正的科学研究有关，剩余24页全是刊载的作者以及研究机构的名称(明显是浪费纸)。正是因为这篇论文拥有如此多数量的参与者，试验才能估算出迄今为止最为准确的希格斯玻色子质量——误差仅有0.25%，科学家们为什么这么自信呢这5000多人要是都算错了呢

10万人参与提供随机变量的贝尔测试

欧洲一项大型物理实验发动了全球十万名游戏玩家利用他们游戏的事件来生成随机数序列，从而为\"贝尔测试”提供真随机参数。

”隐变量”是量子理论当中提出来的一个假设，用以解释量子的“定域性违背”相关的诸多现象，这其中就包含量子纠缠的超距作用，但这个假设一直得不到合理的逻辑解释，让科学家们非常头痛。而“贝尔测试”就是用以证明，在无需引入隐变量的情况下，量子的非定域性仍然可以确立的这么一个测试。但“贝尔测试”存在一个“自由选择”漏洞。虽然研究人员看似自由地选择实验的各种设置，但是有可能隐变量的影响就存在于这个过程中(影响了量子态的决定)。通常研究者会用随机数生成器来进行测量设置，但是严谨的物理学家仍觉得这还不够“随机”，因为随机生成器的设计仍有可能受到隐变量的影响，于是他们就打算利用互联网技术从大量的人为事件当中，获取真正的不关联的随机因子。西班牙光子科学研究所大贝尔实验协作项目的科学家摩根·米切尔及其团队，在全球范围内发动了约十万名测试者，让他们通过一个网页游戏“大贝尔探索”来生成大量足够随机的随机数序列。测试者需要做的是生成不可预测的包含0和1的数列，不断挑战更高难度。

截至2016年11月30日，游戏玩家的随机性数据流在12个小时内以每秒逾1kb速率传送给研究团队，团队利用纠缠光子、原子系统和超导装置等设备，执行了13个贝尔测试和其他定域实在性测试。大部分测试发现了统计上明显的定域实在性违背情况，研究人员表示，这一结果符合量子理论的预测。

即便是在今天，如果有个人说他想称一下地球有多重，你依然会认为他疯了。但是，200多年前，英国的一位科学家就做了这样疯狂的事情。他的名字叫亨利·卡文迪许。

1797年的一天，卡文迪许对着自己实验室里的一台尚未完工的扭力天平发呆。这是他的好朋友约翰·米歇尔临死之前送给他的。米歇尔曾想用它来测量万有引力，但一直到死也没搞好。

卡文迪许对万有引力没什么兴趣，这个属于理论物理的范畴。那个时候，卡文迪许的身份是一名化学家，他在研究空气和热力学，并首次发现了被他叫做“会燃烧的气体”的氢气。对于物理，卡文迪许还是个门外汉。

但是，如果通过万有引力，能计算出地球重量的话，那一定很好玩！

这个念头一出现，反倒是把卡文迪许自己给吓了一跳。那个年代，物理学家只知道万有引力的大小跟质量有关，但具体有多大的关系（实际上就是万有引力常数）就不清楚了。

连专家都不知道万有引力有多大的情况下，卡文迪许就想称地球的重量，这种想法未免也太疯狂了，或者说，这简直就是天方夜谭。

但是，卡文迪许不这么认为。想法虽然是疯狂的，但思考却严谨得很。

根据米歇尔的设想，通过扭力天平中小球的运动，可以计算出它与大球之间的引力有多大。如果实验成功，由于小球对于地球的引力（即重量）是已知的，那么这两个引力之比，实际上就是小球与地球的质量之比。这样，地球的质量不就知道了吗

于是，卡文迪许对米歇尔的扭力天平进行了一些修复和改进（原理不变），以便能够让测量更方便，也更准确。因为他知道，就凭几百斤的铅球，其万有引力肯定极其微弱，一个极微小的误差都将对实验结果造成严重影响。

装置的核心是一大一小两对铅球。2个大铅球，每个直径300毫米，重158千克，通过一个平衡悬挂系统固定在适当位置。2个小铅球，每个直径51毫米，重0.73千克，悬挂在一根1.8米长的木棍两端，置于大球外侧。

整个系统处于绝对的平衡状态，2对大小球之间的距离相等，同为23厘米，且4个球的重心保持在同一水平高度（力臂最大，更容易观测）。

由于大小球之间会产生万有引力，因此小球将会带动木棍旋转。在悬挂系统扭力的作用下，旋转将会变成来回摆动。当系统工作稳定之后，通过小球摆动的夹角和悬挂系统提供的扭力，即可计算出扭矩。

这个扭矩，除以木棍的长度，便是作用在小球上的力，也就是大球与小球之间的万有引力。

然后就可以列一个等式：

大球对小球的引力 ➗ 大球对地球的引力 = 小球的质量 ➗ 地球的质量

其中，大球对小球的引力即是实验的测量值，而大球对地球的引力就是大球的重量。带入等式，即可求得地球的质量。

由于小球的偏转角度会非常小，因此使用了一个光源和一面固定在悬挂轴上的镜子组成的指示系统来辅助观察。（根据镜面反射原理，指示系统显示的偏移量，是实际偏移的2倍）

同时，作为研究热力学的专家，卡文迪许深知温度、湿度、气流等都会造成误差。所以他单独打造了一间密闭的实验室，然后在实验室外面，通过2个观察口来进行观测。

根据多次实验的结果，小球的摆动幅度大约为4毫米，由此计算出扭力为1.74×10−7 N，相当于小球重量的 1/50000000。

至此，实验就完成了。

按理说，卡文迪许应该能够比较准确地计算出地球的重量，但是，由于当时的表达习惯，卡文迪许在论文中，并没有写出地球的重量，而是用了地球密度来表示（多了一步计算）。他最终的结论是：

地球的密度为 5.448 克/立方厘米

卡文迪许实验的惊人之处，不光在于实现了人类首次测量地球质量，还在于实验测量的精度高到让人觉得不可思议。

那个扭力天平看起来非常简单，甚至有些粗糙，但在他的努力之下，消除了所有他能够控制的误差。最终的结果，与2014年国际科学理事会公布的数据，仅相差1%。

不过，有一点比较遗憾。

卡文迪许的实验结果中，有一个远比地球密度更重要的数据没有体现在论文中，那就是万有引力常数（G）。

在卡文迪许实验完成75年之后，有人根据他的实验数据，推算出这个G等于6.74（单位就不写了，太复杂），而今天科学家测量的结果是6.67408。

因此，有人把卡文迪许实验称之为“民科实验”，因为他的结论看起来有点像是在搏眼球。不过，我更喜欢把他称之为“隐形科学家”，因为他把发现的最重要的数据隐藏在了论文之中，而这个发现，要比他在化学领域中取得的成就高得多。

否则，卡文迪许完全可以与牛顿相提并论。

（本文以科普为目的，非学术论证，在理论和计算上均有所简化，不妥之处敬请补正）

除了双缝干涉实验，还有哪些惊人的实验

最经典的实验当然是双缝干涉实验，这是从量子微观世界让大家从宏观层面直观了解的实验，我们看个图简单了解下：

这是让人不安而栗的一个实验，似乎有一种未知的力量让光感知到了探测器，从而干涉条纹消失！而升级的实验则更人不知所措，因为光子可以在探测器检测前重新选择路径，似乎能达到一种改变过去的错觉！

这是第二个实验的环境，各位可以了解下，当然标题说的是除开双缝干涉以外，也许大家了解应足够了，看看还有哪些令人跌眼镜的实验！

一、拉瓦锡砍头实验这是“现代化学之父”法国科学家拉瓦锡的最后一个实验，他让刽子手数他被砍头之后眨了多少次眼睛，刽子手数到了11次！拉瓦锡以他的生命为代价给全世界带来一次大脑在脱离人体之后主动意识存在的时间！

二、迈克尔逊─莫雷实验这个实验本来是寻找“以太”的，结果以太没有找到反而证明了光速不变！简单的说无论你是从火车的大灯还是飞机的着陆灯的光速都一样，光速不以相对运动而改变它在空间里的速度！

实验示意图

三、宇宙无限大的实验天文学家一直想搞清楚宇宙的大小，但我们观测不到宇宙的边缘，无法确定其真正的大小，这没有关系，科学家设计一个实验来测量宇宙有限大小的还是无限大小的，但结果是无限大.......恭喜，我们每个人的地盘都管不过来！过程也简单，

天文学家设计了一个模型，以地球与宇宙微波背景辐射“墙”之间建立一个角度，然后根据宇宙膨胀计算出它的实际角度，再测量这个角度！

原理如上图，只有封闭宇宙的角度才会大于平面投影的实际角度，但测量结果是等于平面投影角度！宇宙是平坦的，但也是无限大的，宇宙并没有弯曲起来.......

几个实验，从微观量子到生命科学，从光速不变到宇宙大小.....每一个都让人莫名震惊，当然并不止这些实验，还有很多让人惊讶万分的实验，或者下次继续，或者各位补充留言！

双缝干涉实验哪里惊人了你们是小学生吗，连这点理解力都没有。

双缝干涉实验的本质就是波状运动的电子在通过两条相邻平行狭缝时，受狭缝影响发生干涉，在一定位置形成平行亮斑的现象。

有人迷惑了，一群电子可以干涉，单个电子怎么能干涉呢它和谁干涉呢之所以迷惑，是因为还不了解电子干涉的本质。他们错误地认为，电子，唯有电子必须成群结队出动，才能形成电子的波。这里马克思和牛顿联合起来对这种观点进行批判。马克思说，这是割裂了个体和集体的关系，错误地认为二者不相兼容。其实个体多了就是集体，集体必然是个体组成的。电子干涉条纹虽然是很多电子组成的，但必然是由一个个电子组成的，其中每一个电子都在这个条纹中发挥着作用。如果单独摘出一个电子，你说它不是干涉条纹，是可以的，但你说它组不成干涉条纹，则是错误的。因为单个的电子图案，就是整个干涉图案的一部分。

牛顿说，你以为发生干涉的是电子吗错误！电子干涉只是观察到的表象，电场干涉才是本质。单个的电子，符合牛顿第二定律，在不受外力的情况下，它作为质点时只能保持静止或匀速直线运动。那么为什么电子会波状运动呢那是因为有无所不在的电场（磁场更准确，但普通人不要求掌握）。电场平时都是隐身状态，但电子一来，就纷纷现身了。电场和电子会彼此作用，作用的结果是电子以波形运动，而电场粒子（其实是磁粒子）由于太小，被人们有意无意地忽略了。其实电子附近的电场也在波状运动，电子是在被电场“裹挟”着波状运动。在双缝干涉实验中，虽然电子是一个个通过的，但电场却是成干涉状通过的。电子在电场的裹挟下，只能在干涉的轨道上运行，所以电子即使一个个通过，也能形成干涉图案。

至于那些说电子受观察影响的，我已无力吐槽。这与实验细节有直接的关系，而目前互联网上还查不到中文版的实验细节，只能说这些人就是喜欢人云亦云和捕风捉影罢了，根本不具有科学素质。

另外，头条有大批科学神棍打着科普的名义宣传很多神乎其神违背常理的理论，量子理论是重灾区。这种哗众取宠不负责任的做法应该受到大家的唾弃，而不是追捧。我们除了对神秘的好奇，还要有一个善于思考和分辨的脑袋。

细细揣摩，科学的每一个实验其实都很惊人，因为我们每个人都喜欢打听秘密，而科学为我们揭露宇宙的秘密。

双缝干涉不仅揭露了微粒子的波动性，更揭露了“波粒二象性”的本质。

双缝干涉是描述光的波动性最著名的实验，自从1807年，托马斯·杨把这个观测光波动性的实验告诉全世界后，众多科学家在它的基础上改进，发明了更多的微粒子观测实验。

单电子双缝干涉实验、单光子广角干涉实验、单光子延迟选择实验、量子檫除实验……科学家之所要设计如此之多的双缝干涉变异实验，是因为双缝干涉实验让我们第一次认识到了量子的“波粒二象性”，这种既是粒子又是波的特性，让经典物理学家们难以理解。

对这种现象的解释更是五花八门，有“意识论”认为人的观测意识影响了实验的结果；有“多重世界论”认为我们的世界在面临选择的时候，就会分裂出不同结果的世界……这些惊人的假设惊掉了众人的下巴。

作为量子论的正统解释，哥本哈根学派也只能给出一个“不确定性原理”的结案陈词，而无法说出为什么似乎世界不允许我们看清其本质。

爱因斯坦绝望地说出了：“上帝不掷骰子”的名言。

（关于双缝干涉解释的细节，可以看我上一篇问答）

有趣的液氦超流现象

关于惊人的实验有很多，我分享一下惊人且有趣的“超流”现象。