在我们日常生活中，事物总是以它们既定的方式发生，不管我们看不看，所有的一切都不会发生任何变化。看见你桌子上的水杯了吗？不管我们看不看它，它一直在那，永远不会消失也永远属于你！这就是我们这个宏观世界的现实性和确定性。

当然，如果是上级或者自己暗恋的人在看你，你可能会感到不自在或者心跳加速，观察改变了你的状态，这可不属于量子力学的范畴，这是你自己个人的原因。但量子世界与我们这个宏观世界截然不同，量子世界的粒子都处在波函数的叠加态中，充满了不确定性，当我们观察粒子的时候，粒子就会表现出确定性的单量子态，这是怎么回事？什么是量子“观测”？是观察者的出现改变了一切？让我们从这两个经典、古怪的量子实验说起。

是波还是粒子

首先是杨氏双缝干涉实验。很长一段时间以来，由牛顿主导的“粒子说”一直统治着人们对光的认识，这里说的“粒子”和我们现在说的粒子不同，牛顿说的“粒子”是真真切切的实物粒子，就像石子或者沙子，任何你能想到的微小颗粒！

微小实物粒子的行为与波浪（如水波）不同。如果我们抓起一把石子向一个有双狭缝的屏幕扔过去，显而易见大多数的石子都会被屏幕挡住。但是在裂缝的位置，会有那么几颗石子有幸穿过去。结果就是通过狭缝我们会得到两堆石子，一堆来自左边的狭缝，另外一堆来自右边的狭缝！

这就是实物粒子的行为，不管你扔多少次，也不管你扔的时候有没有观察这些石子，都会得到这样的结果：每个狭缝后面各一堆石子。

那么现在我们把石子换成波，最常见的就是水波，也很容易制造。找一个水箱，在一端放置一个波浪发生器，中间也放一个有双狭缝的挡板，这样水波就只能通过两个狭缝向外传播，也相当于创造了两个波源。

而我们会在双缝挡板后面的屏幕上得到一个干涉图样，有波峰（高点）和波谷（低点），以及介于两者之间的暗带。这是一种波的干涉现象，波峰和波谷会互相叠加，也会互相抵消。以上就是波和粒子通过双缝后不同的表现形式，也是确定一个物质（光）是波还是粒子的手段。

在1799年至1801年间，托马斯·杨进行了一系列实验就是为了验证光的性质，也就是著名的杨氏双缝干涉，让光通过两条狭缝，我们就能确定光的行为是像粒子还是像波。这是我们在大学物理入门实验室里做的第一个标准实验，光通过狭缝我们会看到下图中的模式：

上图可以看到，光通过狭缝后发生了干涉现象。托马斯·杨的实验也就一举奠定了光的波动说。从此人们就认为光是一种波。但是到了20世纪初，光电效应的发现，爱因斯坦在普朗克量子理论的基础上将光量化为光子，只有这样才能解释光电效应，这似乎又表明光是一个粒子，而不是波，但光也会形成波状的干涉图样，所以事情就变得越来越奇怪了。

粒子的电子变现出了波的性质

在20世纪20年代，物理学家们做了同样的实验，但是这次用的是电子而不是光子。那么实验的结果会发生什么？

科学家在双缝处发射一束电子（从经历β衰变的放射源中获得电子）并在双缝挡板的后面放一个屏幕时，我们会看到什么样的模式？像粒子？像波？

一直被人们认为是粒子的电子，表现出了波的性质，在屏幕上产生了类似于波的干涉图样！这个发现有点太让人匪夷所思了，所以科学家一开始也在想是哪里出了问题，一次性发射一束电子流会不会是电子和电子之间有干扰？所以科学家就一次发送一个电子，看看屏幕上会出现了什么？下图就是不断地发射单个电子后在屏幕上形成地图案。

不知什么原因，当每个电子通过狭缝时，它们都会与自己发生干涉！不仅是物理学家，我们这时也能想到一个问题：电子究竟是怎样和自己发生干涉地？如果电子是粒子，它们应该像石子或者子弹一样，要么通过一个狭缝，要么通过另一个狭缝。