你真的了解电子衍射实验吗？概率波来龙去脉详解！

电子衍射实验结果是了解量子力学三大支柱波粒二象性、不确定性原理和概率波理论的关键，但可惜的是很多科普文章对该实验结果的解读过于侧重波粒二象性的介绍，而忽视了该实验对电子波概率性的确认。以至于很多物理爱好者很难理解量子力学怎么就“突然”引入概率波，掷起骰子来。（文字内容节选自《小量子大宇宙》）

直接说结果，电子衍射实验之所以震惊了彼时物理学界，不仅因为电子同时通过双缝时表现得像波，通过单缝时表现得像粒子，毕竟电子衍射实验初衷就是验证电子的波粒二象性。而是该实验同时也表明了电子波是概率波！！

概率说到底是个统计学概念。比如常见的抛硬币，落地硬币是正面还是反面的概率各为50%，这句话不难理解，但50%概率的实现需要抛硬币的大数据统计。如果你只抛硬币一次，对你而言结果100%是正面，或100%是反面。只有抛硬币的次数足够多50%概率才会显现出来，比如你抛硬币1000次后，正面出现502次，反面出现498次，50%概率即呼之欲出。

电子衍射实验中，一个作为波的电子是不会产生干涉条纹的，与作为粒子的电子一样只是落在观察屏上的一个点。如果通过双缝的作为波的电子数量不足（比如电子衍射实验刚发射了7个电子的时候），甚至会得出中央并非电子波落屏最大概率位置的失真结论。只有通过双缝的作为波的电子数量足够多（电子衍射实验中发射了超70000个电子的时候），观察屏上的干涉条纹才清晰可见；简单说，电子波干涉条纹的形成和抛硬币出现的正反面次数一样，都是大数据统计的结果，这就是电子波是概率波的铁证！

当然严谨地说，多次抛一枚硬币来观察正反面出现的概率的情况更适用于形容围绕原子核运动的电子云；一枚硬币只抛一次，但要抛70000枚硬币的情况才是电子衍射实验的最佳比喻。至此概率波登上物理学的历史舞台。撑起今天物理学半边天的量子力学三大支柱不确定原理、互补原则、概率波终于聚齐一堂。

面对电子衍射实验的结果，两位物理大咖波恩和费曼都指出电子波是概率波的事实。不过两人命运却大不相同，具体情下期再聊。（以上内容节选自量子力学史话科普《小量子大宇宙》，现京东天猫有售）