(一)波粒二相性

量子力学极为深奥，但是其本质却全部源自对一个实验的不断发挥。这个实验就是波粒二相性实验。

1. 光是波

在一长方形水池中竖立起一块带有一条缝隙的挡板，再把第二块带有双缝的挡板放在它的后面。最后把第三块挡板放在最后面(见图1-20)。这时在第一块挡板前面用另一挡板制造出一道水波。这时就会看到，这道水波在穿过一条狭缝后会发生衍射现象，进而再次形成一道水波向第二块双缝挡板移动过去。然后，当这道水波穿过双缝挡板后由于衍射现象，会继续出现两道水波。两道子水波继续前进，就会发生相互交叠在一起的干涉现象——在波峰交叠处，水波的振幅会变得更高，在波谷的交叠处，波谷的幅度将变得更深，在波峰与波谷的交叠处，水是平的。最后当两道波运行到第三块挡板上时，就会在挡板上显示出由于两道波相互干涉后出现的波峰与波谷交替出现的条纹。如果把波峰用白色表示，把波谷用黑色表示，这个条纹就是黑白相间的干涉条纹。

图1-20 一道水波在穿过双缝后会相互干涉形成干涉条纹

图1-21 如果你用一手电筒照射双缝，你会看到与一道波穿过双缝同样的干涉条纹。

图1-22 白光的干涉条纹如图1-21，如果你用手电筒照射带有一条狭缝的挡板，然后在光所通过的路径上放上第二块带有双缝的挡板，最后放上第三块挡板到双缝挡板的后面，这时你就会在第三块挡板上看到(如同水波穿过双缝挡板后形成的干涉条纹一样)光所形成的干涉条纹(见图1-22)。光所出现的干涉条纹无可辩驳地证明，光是以波的运动形态通过双缝的。

因为只有波才具有衍射和干涉的特性，所以在第三块挡板上出现的光的干涉条纹证明光一定是波(见图1-22)。就是说，光是像水波一样穿过双缝的。

2. 光是粒子

如图1-23所示，用一挺机关枪随机摆动着向带有两条缝隙的墙壁发射子弹，这时你就会看到，凡是随机穿过双缝的子弹会在墙壁后面第二面墙壁上形成两道弹痕(如同两道条纹)。

图1-23 当机枪子弹穿过缝隙后，会在对面的墙壁上留下两道弹痕为了表示方便，下面用电子代替光做表述(光子与电子的特性一样)。为了观察电子是如何穿过双缝的，在双缝挡板后面照射上一束强光。这时，当你再用电子枪发射电子时，奇怪的现象出现了，你会看到电子是以一个一个的颗粒状穿过双缝的，然后在第二块挡板上你不再会看到干涉条纹，而是会看到如随机发射的子弹一样，形成了两道电子条纹。这两道条纹的出现，无可辩驳地证明，电子是像子弹一样，是以一个单一的粒子方式穿过狭缝的。因此，在照上强光后，电子在挡板上出现的两道条纹的现象无可辩驳地证明了电子是一个单一的粒子。