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高 新 技 术
杨氏双缝干涉实验是Thomas Young 于1807年提出的，并且最早以明确的形式确立了光波叠加原理，第一次用光的波动性解释了干涉现象[1]。在杨氏双缝干涉实验中，光源发出的光通过一条窄缝后，变成一个线光源，线光源照射到2条平行狭缝上，显示屏上出现衍射产生的明暗相间的条纹，揭示了光的波动性特征，实验如图1所示。
单平行光
双缝
屏幕
图1 杨氏实验示意图
当波在传播的过程中遇到障碍物时，其波阵面的一部分受到阻碍，这时光波绕过障碍物偏离直线传播而进入几何阴影，并在屏幕上出现强度不均匀的分布的现象称为光的衍射。
光的衍射可通过惠更斯—菲涅耳原理来解释。惠更斯—菲涅耳原理是这样表述的，在给定时刻，波阵面上的每一个未被阻挡的点起着次级球面子波（频率与初波相同）波源的作用。障碍物外任一点上光场的振幅是所有这些子波的迭加。从惠更斯—菲涅耳原理出发，我们可以说光的衍射就是当光遇到障碍物时，其波阵面未被阻挡的点作为次波波源发出无穷列频率相同的波，在障碍物外进行迭加（即相互干涉）而形成所谓的衍射图样[2]。
在杨氏双缝干涉实验后，根据量子力学描述的粒子具有波动性特征，粒子的波长与粒子的动量成反比。1961年，克劳斯·约恩松在此基础上，设想利用基本粒子电子作为粒子源取代点光源，也观察到了相同的干涉图样。克劳斯·约恩松进一步验证，在光源位置放置受控电子源，让电子一个一个的发射，探测屏上依旧有多条干涉条纹，好像一个电子可以同时穿过2条狭缝一样，与自己形成干涉，这验证了基本粒子的波动特性。 1974年，皮尔·梅利在克劳斯·约恩松干涉实验的基础上进一步改进实验。在双缝的入口安装了极高清的摄像头，用来监测电子的运动情况，在将电子一个一个发射的同时，梅利教授通过监视器观看电子的运动情况，其实验结果是：原本预想出现在探测器上的相互干涉的条纹消失了，电子如经典粒子描
绘的一样，直线通过双缝，并且留下了2条平行、对应的亮纹，这验证了基本粒子运动过程表象的粒子特性。
２ 从逻辑上分析双缝干涉实验现象
将光子、电子等粒子一个一个通过狭缝，能观察到干涉图样，在狭缝后面装置探测器，观察到粒子经由的狭缝路径信息，不管是什么形式的粒子，干涉图样都会完全消失，不再能观察到干涉图样，在显示屏位置只是显示2个单缝图样。假设装置探测器来观察光子到底是从那一条狭缝经过，获得光子的路径信息（光子被标记了的路径信息，不论是否真正读取这路径信息），则干涉图样会消失。这种标记路径信息的实验展现出了粒子性与波动性的互补原理。
帢斯拉夫·布鲁克纳（Caslav Brukner）与安东·蔡林格精简地表示如下。
观察者可以决定是否在光子的路径上装置探测器。从决定为是否探测双缝实验的路径，其可以决定哪种性质成为物理实在。如果选择不装置探测器，则干涉图样会成为物理实在。如果选择装置探测器，则路径信息会成为物理实在[3]。皮尔·梅利实验如图2所示。
干涉
条纹
探测器
干涉
条纹
消失
图2 皮尔·梅利实验示意图
物理学者马兰·史库理（Marlan Scully）与凯·德鲁（Kai Drühl）在1982年最先提出量子擦除实验，1991年，史库理、柏投·恩格勒（Berthold Englert）与贺柏·沃尔特（Herbert Walther）给出了实现该实验的方法。1999年，实现了量子延
双缝干涉变种实验构想
杨 云
（中软国际，广东 深圳 518129）
摘 要：该文由双缝实验的逻辑性推理，在几个著名的双缝干涉拓展实验的基础上，根据粒子波动性
存在与否，提出了几个双缝干涉实验的变种实验。在皮尔·梅利实验条件下，在粒子丧失波动性实验的基础上，提出了恢复粒子波动性的实验构想，观察粒子的波粒二象性在空间运行的表现状态。根据实验结果，获取粒子波粒二象性转化的条件，人为编辑控制粒子的波粒二象特性，获取控制粒子在空间行进路径的技术。目前的光刻机受波长影响，工艺在纳米级别，根据实验结果故意破坏刻蚀粒子的波动特性，获取能改进光刻精度的应用技术。关键词：粒子源；双缝干涉；标记中图分类号：O43 文献标志码：A
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