命运之神：量子力学的自旋结果是无意义的询问

12.是还是不是？

如果作为一个实际的问题，我们不得不依据波函数描述电子，这是因为它们也有能实验地显现出来的类波的一面吗？当然！

在1927年美国的克林顿·戴维森和莱斯特·革末，以及英国的乔治·汤姆森（他的父亲约翰·汤姆森在1897年底最早发现电子），完成了演示了电子波动特征的实验。它们使能精确地控制能量的电子束指向镍晶体；个别的镍原子在各个方向散射这束入射电子，并且因为在晶格中所有原子被几何精确地排列，被散射的电子的行为犹如它们被个别原子相干地发射到空间中去。正如光子实验中的双缝作为光子相干源并产生一个干涉图样那样，镍原子扮演了电子的相干源角色并产生一个干涉图样，它能被置于镍晶体附近用于记录散射电子的某种探测器（一个摄影胶片将会做得很好的）检测。

这些实验看到了干涉图样这一事实的意义在于，电子显示出类波的性质。你不能使粒子产生干涉图样。对于电子及光子这种规则根源于它们的波长、依赖于它们的能量或者等同地说依赖于它们的动量；较高的动量对应较短的波长。因为电子都具有相同的动量，它们产生干涉图样，源于一个能够被推论的波长，并且这个波长正是量子力学所要求的（所有的电子有同样的波长，这是很重要的；如果不是这样，来自不同波长的电子之干涉图样会在空间重叠，不断地把明暗区模糊成一个没有信息的污点）。

自1927年，传统地被看做粒子的客体的类波方面已由许多人多次演示。原子像电子一样，能够被散射，并能产生干涉图样。恰在最近，以原子替代光子的双缝实验翻版被进行，并且出现了相应的干涉图样。(www.xing528.com)

这类结果被普遍认为是支持“波粒二象性”思想的，按照这种思想，基本客体既不是波也不是粒子，但有时是这种或那种，或许经常有点是两者。这已经抓住了量子力学的基本难题之一，虽然历史地看算不上什么了不起的进步，不知怎么地它仿佛是量子力学不可思议性的一个缩影。

我们正在学习的是，你在任何一个实验中所看到的现象不只依赖于你正在测量的东西，而且也依赖于你为测量而设置的你的那些装置。如果你发送一个电子穿过斯特恩—革拉赫磁铁，它就像一个粒子在起作用，出现在这一束或那一束中。但是，如果你散射相干地来自一个晶体的电子，它们就行为得像波，产生一个干涉图样。电子是否真的是波，或者是粒子这样的问题是没有意义的，关键在于要注意你的要测量的东西，而不要企图推断感觉背后正在进行的东西。

或者再想象这样一个问题，当你用斯特恩—革拉赫磁铁，它们的排布不是垂直的就是水平的，测量电子自旋时究竟有什么发生。我们已经知道你会得到一个上下或左右的测量结果，但妄想在测量之前就能够算出电子的自旋“果真”是一个上下的还是一个左右的特征，那是无效的。事实上，它不是其中的任何一个，它是不确定的，它是规定你所测量的那个东西的测量结果本身。试图明确表达电子自旋的一个“上下—左右二象性”的原理毫无意义，因为你正试图固定一些完全不确定的东西。但是依照基本的量子力学箴言，“波粒二象性”，正是同一结果。你能测量这种或那种性质，并且已经懂得试图计算一个电子或一个光子或一个原子“果真”像什么如何没有意义。波粒二象性无论如何是量子力学如何工作的一个例子，但它只是一个误人的例子并且有时它打破这样的一个例子，即你所得到的是你测量的东西。问客体是否果真是粒子还是波，完全是一个无意义的询问。