为什么说光既是粒子又是波

光是粒子还是波？这是一个古老的问题。17世纪牛顿认为光是一种粒子，而惠更斯认为光是一种波。由于牛顿的声望，在近200年中粒子说占据了上风。19世纪初，英国物理学家托马斯·杨用一个简单实验，证明了光的波动性。他用点光源发出的光，穿过纸上的两道紧挨着的平行狭缝后，投射到屏幕上，在屏幕上形成了一系列明暗交替的干涉条纹。只有波动才能产生干涉条纹，所以光波与我们常见的水波一样，是一种振动。一束光通过狭缝后，分裂成了两束光，它们同时通过两条缝，到达屏幕的不同位置时，如果两列光的振动方向相同，相加后强度就增大，更加明亮；反之，强度就互相抵消，显得暗淡。这样，在屏幕上便有了明暗相间的条纹。19世纪60年代麦克斯韦证明了光是一种电磁波。但是爱因斯坦对光电效应的解释令人信服地表明，光能够从某些金属中打出电子，而且是一个光子打出一个电子，从而说明了光也具有粒子性。那么，光到底是粒子还是波呢？物理学家认为它既是波，又是粒子，这叫作光的“波粒二象性”。

双缝干涉实验：一束激光通过两条狭缝，在后面的屏幕上形成干涉条纹

用电子进行杨氏双缝实验表明了电子也能在屏幕上出现干涉条纹！由此物理学家们得出结论：有时候，电子的行为也像波，一个电子同时通过了两条狭缝，然后，自己和自己发生了干涉！因此，电子和光，都既是粒子又是波，兼有粒子和波动的双重特性，这就是量子力学告诉我们的：微观粒子，包括电子和光，都具有“波粒二象性”。

波粒二象性

法国科学家德布罗意提出了粒子也具有波动性

在杨氏双缝实验中，发生干涉表明一个光子或电子会同时穿过两条缝！它到底是走的哪条缝呢？测量一下不就知道了吗。不错，物理学家们也是这样想的。于是，他们便在两个狭缝口放上了粒子探测器，以判定电子到底走的哪条缝。然而这时，奇怪的事又发生了：只要放上探测器，干涉条纹就消失了。也就是说，观测会影响粒子的量子行为！如果没有人去看它，一个电子就同时走两条缝，只要我们看它，电子就隐藏起它的秘密，只走一条缝！

量子力学中的另一个奇怪现象是“不确定性原理”。根据这个原理，如果我们能准确测量电子的位置，就不可能同时准确测量它的动量，反之亦然。也就是说，微观粒子的行为是不确定的、随机的，就像我们玩游戏时丢硬币（或掷骰子）一样，只能知道硬币掉到桌上时，有一半的概率是正面，一半的概率是反面。电子的行为也是这样。难道大自然这个上帝也掷骰子吗？爱因斯坦不能接受这个观点。因此，在解释量子力学的问题上，他和量子力学的另一位奠基人尼尔斯·玻尔之间发生了一场著名的世纪之争。这场争论延续了几十年之久，即使是今天，物理学家们对量子论包括双缝实验的解释仍然不能统一起来，争论仍然在继续。（张天蓉）

杨氏双缝实验原理