圖1-32 滾動著的骰子,每一個面最終朝上的概率是16.66% 對于硬幣來說,其概率性表現在正、反的兩面上,但是,對于電子來說,其概率性就表現在它所行走的路徑上。例如,在雙縫實驗中,當你向雙縫發射一個電子,你沒有任何方法預測這個電子會穿過哪條縫,你只能通過擋板具有的兩條縫去計算這個電子會穿過其中一條縫的概率是50%。如果你在擋板上開出6條縫,那麼這個電子穿過其中一條縫的概率就是16.66%。如果開出100條縫,那麼電子在每條縫穿過的概率就是相應地降低爲1%。如果你在電子行走的路徑上放上10000塊、每塊都開出10000條縫的擋板,那麼又該如何計算電子穿過每條縫的概率呢?
例如,在實驗中獲得的數據是,如果你向只開了一條縫的擋板發射100個電子,你就會在第二塊擋板上看到這一百個電子的分布情況是如小山一樣——中間多,然後向兩邊逐步減少。
如果你將擋板再開出一條縫,這時你向雙縫擋板再發射100個電子,那麼你會看到這100個電子在第二塊擋板上的分布情況就如同是兩道水波發生幹涉形成的“幹涉條紋”一樣的分布。
如果你不是一次性發射100個電子,而是只向單縫擋板發射一個電子,這時,這個電子會出現在第二塊擋板的何處呢?
答案是,你沒有任何方法可以進行預測,但是你卻可以通過假設是一道波穿過單縫後在第二塊擋板上形成的波的振幅高度來計算這個電子“有可能”出現在某一處的概率。計算的方法是:計算在第二塊擋板上的電子波振幅的平方值。平方值越高的地方,電子存在的概率就越大,平方值越小的地方電子存在的概率就越小。
那麼當你向雙縫擋板發射一個電子,這個電子會落在第二塊擋板的何處呢?又如何去計算呢?方法是,計算電子波在第二塊擋板上形成幹涉條紋後振幅的平方值。在波相幹後振幅高的地方,電子出現的概率就高,振幅低的地方,電子出現的概率就低。
現在,在理解了以上的實驗後,我們再問,如何去計算一個電子在10000塊擋板×10000條縫隙出現的概率呢?答案是計算電子波在空間中由于發生衍射和幹涉後的振幅的平方值。振幅平方值越高的地方,電子出現的概率越大,平方值越小的地方,電子存在的概率越小。
實際上,這時你會發現,放上這麼多的擋板完全是多余的,你完全可以把空間中每一細小之處想象成一條縫,這樣電子在空間中就以波的概率分布了。你要想知道電子在某一處空間出現的概率,你只要去計算波在這一處空間中振幅的平方值就可以了。
在物理學上,對于波的振幅用Ψ來表示,而對于振幅的概率則用Ψ的平方來計算(Ψ的平方就是波函數)。在空間中某一處Ψ2的數值越大,那麼你就越有可能在這裏發現電子。