作者：彭晓韬
日期：-09.08
[文章摘要]：电子双缝干涉实验结果是目前用来证明与支持量子力学的电子和有形物质均存在波动性或波粒二象性的最常用的证据。但我们可能弄错了，本实验结果即使是真实可靠，也并不能证据电子具有波动性或波粒二象性。本文采用单因素分析法来详细说明电子双缝实验为什么不能证明量子力学的观点，以及如何正确认识实验结果。
一、电子双缝干涉实验简介
1961年，蒂宾根大学的克劳斯·约恩松突发奇想的进行了电子双缝干涉实验：将若干电子发射到前方有两条相互平行的狭缝中，电子在通过狭缝后会在后面的探测屏上留下最终的运动位置，结果图像出现了如下图一所示的干涉条纹。
二、电子双缝干涉实验中影响电子运动轨迹的主要因素分析
从上图一可知：每一个电子在显示屏上只产生一个亮点，而不会产生自相干而消失或成倍亮点（2个亮点）和在二个以上的位置上产生亮点。只是在平面上累计有大量电子产生的亮点同时显示时，才呈现出有一定规律的明暗交替分布形态，有点类似于干涉条纹而已。这就充分证明：电子不会同时通过两条缝再自相干消失或一个电子同时产生两个或两个以上的亮点！单个电子任何时刻只能处于唯一的空间位置上，而不可能同时处于二个或二个以上的空间位置上。因此，本实验不可能证明电子存在波动性或概率分布或云状分布！
电子作为同时携带质量、电荷和自旋磁矩的实体粒子，其运动轨迹的变化应遵循牛顿第二定律：电子所处空间位置的即时总力场（万有引力和电磁力之合力简称为总力场，在特定空间位置上，总力场的大小与方向在任意特定时刻均是唯一的。因强、弱相互作用力对电子的宏观运动不会有明显作用，因此，只需要考虑万有引力和电磁力的合力即可）是决定电子改变运动趋势的唯一客观因素。由此可知：本实验中电子自产生电子的电子枪出来后的运动轨迹仅与初始运动方向和速度以及路径上的总力场和电子自身质量有关。如果要使电子改变运动状态，在电子离开电子枪的初始速度和方向以及自身质量不变时，那就必须改变其路径上的总力场。因此，本实验中的电子运动状态的改变是因为：
1、电子运动轨迹的改变是由电子运动路径上的总力场变化导致的；
2、电子改变运动方向是由电子运动路径上存在垂直运动方向的总力场分量导致的；
3、电子改变运动速度是由电子运动路径上存在平行运动方向的总力场分量导致的；
4、在实验中不设双缝板时，电子的运动方向不会改变的话，则设双缝板后，电子的运动方向的改变就是由双缝板导致的；
5、双缝板导致电子改变运动方向的力主要来源于双缝板中原子热运动过程中在双缝板附近及双缝间产生的电磁辐射（万有引力的作用可忽略），且电磁辐射强度及方向均随时间变化；
6、特定电子运动方向的改变程度和方位由电子进入双缝板时电磁辐射的初相位决定；
7、大量电子随机地（不定时）通过双缝板时，板间的电磁辐射改变电子的运动方向的程度和方位存在统计学上的、有规律性的分布，这是导致电子落到屏幕上的位置分布出现类似干涉条纹的根本原因。
由此可见，电子出现类似干涉条纹状分布并非电子本身存在波动性或波粒二象性，只是受到双缝板间有规律的变化电磁场作用而改变运动方向的结果。可以想见：当降低双缝板的温度，特别是双缝板的温度接近绝对0度时，电子通过双缝板时的方向改变程度会随之降低甚至难以观测到。因此，用在不同温度条件下的同类实验结果，可以用来验证本文的观点。
三、单因素分析法在电子双缝干涉中的应用
1、不加双缝板：按照图一布置实验装置后，为了分析各实验因素对实验结果的影响。我们可以先把双缝板拆除，其他实验条件均不变。那么，可能出现如下二种可能性：
Ａ、电子在屏幕上的成像为点状或一定范围内均匀分布或一定范围内中间密集（明）、周边渐稀少（暗）状分布；
Ｂ、电子在屏幕上的成像为干涉条纹状，与有双缝板时完全一样。
2、增加双缝板：按照图一布置实验装置，并形成如图一相同的实验结果。
3、结果分析
Ａ、若无双缝板出现1、Ａ条的情形，则说明本实验结果表明：电子双缝干涉条纹是由双缝板的作用导致的。
Ｂ、若无双缝板出现2、Ｂ条的情形，则说明本实验结果表明：电子双缝干涉条纹是电子自身运动的结果，与双缝板无关。
四、结 论
采用上述单因素分析法可以判别电子双缝干涉实验结果到底是双缝板的作用还是电子本身存在波动性。由于未获得本实验无双缝板时的电子成像资料，暂时不能确切地认定是双缝板的作用还是电子本身具有波动性。但我们可以合理地推断：在没有双缝板的情况下，电子在屏幕上的成像只有三种可能性：一是电子成像为一固定点；二是电子成像为一均匀分布的面状区域；三是电子成像为一非均匀分布的面状区域，即中间亮、周边渐暗。可以肯定的是，在没有双缝板的情况下，不可能出现有双缝板时的干涉条纹状明暗相间的面状分布。
由以上分析可知：电子双缝干涉实验结果出现的明暗交替干涉条纹状图像不是电子本身具有的波动性产生的，而是双缝板的作用导致的。这是单因素分析法必定得到的结论。否则，我们就不必要做双缝板实验，用单缝、单孔，甚至不用任意板均应得到干涉条纹状图像。
实质上，由于双缝板间存在与板内电子围绕原子核运动周期相关的交变电磁场，虽然这种变化电磁场的强度很弱，但已足够使电子改变运动方向。由于电子经过双缝板期间，被交变电磁场作用的次数是离散的，方向也是随机的。因此，导致电子偏转角度也不是连续的、定向的。由此才出现了电子到达屏幕时的位置存在规律性变化而造成了明暗交替的现象。这才是电子双缝干涉图像产生的根本原因。
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