量子力学是个离奇的学科。如理查德·费曼的名言所说：“没人能理解它。”在此补充一句，他这么说的意思，并非我们无法利用量子物理学的法则进行精准的预测，其实我们可以；他的意思是这些法则本身相当古怪。事实上，它们与我们作为人类对这个世界固有的理解相悖。我这么说并非在故弄玄虚，而是事实如此。展示量子粒子的古怪行径的最佳例子便是双缝实验。
双缝实验是物理学家众所周知的实验：它是证明微观基本粒子的行为大大异于我们日常生活经验中的宏观物体的最直接的证据之一。直到今日，量子力学的大多数入门课程都从介绍这个实验开始。对了，这不是那种围绕“薛定谔的猫”进行的思维实验。过去的一个世纪中，为了展示量子物理学的离奇之处，人们已经多次进行过双缝实验了。
实验装置：别让电子通过！
实验是这样的：想象一堵墙，墙上有两个挨着的竖直窄缝；通过这两道缝，你可以看到墙的另一侧。在墙前面，你架上一台电子炮，瞄准两道缝。如果你开炮，炮会向墙壁射出稳定的电子流。墙后面放着一块黑色的电敏屏幕。每当有一个电子击中它，屏幕上都会留下一个小白点，因此我们可以清楚地看到屏幕上哪里被电子击中过。
问题是：如果你打开墙壁前方的电子炮，你会在墙壁后方的屏幕上看到什么样的图案？
这样吧，我们先简化一下问题：我们将一道缝遮住，假设使用胶布遮盖（其实使用什么都行，只要别让电子穿过去就行了）。那么你便有了一堵只有一条窄缝的墙。你启动电子炮，然后会发生什么？大多数电子会砸进墙里。但部分电子会刚好击中这道缝，穿过墙壁。这些电子会击中墙另一侧的屏幕，在上面制造出一个小白点。如果你把启动后的电子炮放在那儿的时间够长，你就会在屏幕上看到这道缝的形象（像它的倒影一样）。另外，如果你遮住这道缝，然后打开遮住的另一道缝，你也会在屏幕上看到第二道缝的形象，就挨着第一道缝的“倒影”。截至目前，发生的事情都在预料之内。
好吧，现在开始讲离奇的部分：如果你同时把两道缝打开，会发生什么？每个普通人（包括19世纪末之前的所有物理学家）自然会给出这样的答案：那些没有砸入墙中的电子会穿过其中一道或另一道狭缝。既然两道缝都没有被遮住，那么屏幕上会出现比邻的两道狭缝的形象。
错！你不会看到这样的画面。相反，屏幕上会出现一个所谓的干涉图案。它看起来有点像斑马线，由左至右排列的几根竖线，也就是电子击中的地方。每两道相邻的线之间就是没有电子击中的区域，那里的屏幕就保持着原本的黑色。
干涉：一个粒子与另一个现实中的自己相互作用
至于为什么屏幕上会出现这种奇怪的图案，原因恐怕要从电子的量子属性中寻找了。尽管大家非常喜欢把粒子想象成沿着直线飞来飞去的一小团点状物质，但其实这完全不是它们的行为。其实电子运动起来就像波一样，而电子所在的确切位置的可能性可以用波函数来描述。
在空间中也是如此，电子并非位于空间中的某个具体的点，而是可以出现在不同的地方，位于每个地方的可能性各不相同。因此，一个电子的波函数可以同时穿过两道狭缝。另外，出现在墙后的波函数的两部分会相互干涉——就像波那样——导致墙后的屏幕上出现这种干涉图案。
