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很多人应该还记得高中物理中光的双缝干涉实验，把一束单色光照在极窄且间隔极小的两个狭缝上，通过双缝的两束光就会发生干涉，在后面的屏上形成明暗相间的条纹。
我们知道，光的本质是电磁波，具有波动性，所以发生干涉是理所当然的，就像你在水面扔两块一样的石子，它们激起的波也会形成“干涉条纹”。事实上光(电磁波)还具有粒子性，大家一定听说过光子吧，这是对电磁波的粒子性的一种描述，另一些实验证明了光子的存在。光既具有波动性，又具有粒子性，所以我们说它具有“波粒二象性”。
但是光的粒子性很难想象，所以现在，我们把那束光换成一束电子流，把屏换成底片，实验表明，电子束同样可以发生双缝干涉，在底片上形成清晰的干涉条纹。这意味着什么？电子也具有波动性？在我们的印象中，电子不都是一个一个单独存在的粒子吗，什么时候也可以像两列波一样发生干涉了？
但是实验是不会骗人的，无论你什么时候去试，只要实验设备正常，你总是可以在屏上看到稳定的干涉条纹。所以，我们只能承认电子具有波粒二象性。而且不仅如此，物理学家德布罗意根据这一事实大胆推测，不仅是电子，而是所有的宏观物体都具有波粒二象性！我们把宏观物体的等效波叫做德布罗意波，也叫物质波，它的波长与物体的质量速度之积成反比，速度越大、质量越大，波长越小（波长=h/(m*v)，其中h是普朗克常量(h = 6.626 * 10的-34次方，一个非常小的数)，m是质量，v是速度。备注：物体学中物体的“质量”不是指这个物体品质的好坏，而是指它有多重，有几公斤。“质量”就是我们生活中所说的“重量”）。不过，大部分宏观物体的速度虽慢，但质量太大了，它们的乘积比普朗克常量大太多了，所以宏观物体的波长非常短，以我们现有的技术无法观测到。
很难理解？那举个例子吧：根据德布罗意的理论，你不仅仅是由一个个细胞、一个个原子组成的你，你同时还是一列波，只不过因为你太重了，所以你的波长非常小，生活中的各种障碍物都远远大于你的波长，所以你才没有发生明显的反射、折射、衍射、散射和干涉。
但是电子的质量很小，我们能够观察到它的波动性。我们利用这一特性制成了电子显微镜：由于电子具有粒子性，是带负电的粒子，所以可以用强大的电场把一个个电子从金属中拉出来，并把它们加速到很快，让它们击打在被测物体上。此时，电子表现出了它的波动性，它们像光一样发生在物体表面发生反射、折射等现象。然后，我们只要使用传感器接收反射回来的电子，经过一些运算，就可以得到物体真实的像了。而且，由于电子的质量很小，只要我们把它加速到足够快，就可以使它的德布罗意波长比可见光更小，因此电子显微镜比光学显微镜的分辨能力大得多，甚至能看到原子内部结构！
绕了这么远，现在让我们回到之前那个电子的双缝干涉实验吧。之前我没说清楚：其实电子的双缝干涉图样和光的不是完全一样的：很显然，最后出现在底片上的是一系列的点，这是单个电子打在屏上形成的。然而，这些点的分布是有规律的，有些地方密，有些地方疏，就像光的干涉一样，出现了等间距的条纹。
那么，问题来了：这些条纹是怎么形成的？你可能会说，是由于电子之间的相互作用。
但是，物理学家们曾经做过这样一个实验，他们把加速电压调到很低，10秒才发射一个电子：这样，两个电子之间就不存在相互作用了，因为第二个电子发射时，第一个电子已经打到底片上了。
但是，几小时后，底片上依然出现了明暗相间的干涉条纹！这似乎说明，干涉条纹的形成不是由于电子间的相互作用，而是由电子自身固有的性质所决定的。
到底是什么性质呢？根据已知的条件，我们是否可以准确地推测出单独的一个电子通过双缝后会出现在底片上的什么位置？物理学家们开始探究：第一步，是要知道电子到底通过了双缝中的哪一条。于是，他们给两个狭缝装上精密的装置，来记录电子的通过情况。
但是，当他们开始这种测量的时候，干涉条纹消失了：电子的分布不再是疏密有致，而是杂乱无章，毫无规律可言。
其实这个原因很容易理解：我们的测量在得到了电子的位置的同时，却不可避免地改变了它的速度。要测量物体的位置，测出它到底通过哪条缝，我们不得不让另一些物质与其接触。比如我们日常的测量就是借助了与物体接触后反射到我们眼睛里的光，而我们在夜晚看不见时的测量，则依靠我们的手直接接触物体。对于宏观物体，这没什么影响，你不会因为别人摸你一下就飞到九霄云外去了吧。
但是对于一个电子，情况就不一样了，即使是一个光子把它撞了一下，也会使它的速度的大小和的方向发生改变，即使很微小的改变也会使其运动轨迹发生很大的偏差。我们把速度和位置的这种关系称为不确定性关系，它使我们无法同时得知微观粒子精确的位置和精确的速度，因为让一个测得精确的代价必然是另一个的不精确。为了得到精确的速度，我们就不能测量粒子经过了哪边，这样通过双缝的粒子的速度就与发射速度一致，但它通过双缝的位置的不确定性就加大了。一但我们测量了位置，必然导致粒子速度的改变，导致速度的不确定性增加，其结果就是干涉条纹的消失。而且，我们无法提前预知我们的仪器会对粒子的运动产生何种影响，所以也无法通过计算把测量带来的“副作用”消除。统计物理得出了测量中位置与速度的不确定性关系式， %x * %v * m >= h / ( 4 * Pi )
式中的%x表示位置的不确定量，%p表示速度的不确定量，m是质量，Pi是圆周率。
不确定性关系使预言单个粒子在屏上出现位置的计划华丽地失败了，我们甚至不知道粒子经过了哪条缝！然而，物理学家薛定谔转而从统计学的角度出发，得到了一个波函数。通过这个波函数，我们虽然不能准确预测粒子通过双缝后到底出现在哪里，但是我们能算出粒子出现在每一点的概率，进而预言出干涉条纹的形状。这一结论与实验符合得相当好。
但是，这些依然没有解决我们的疑问：每10秒发射一个的电子是怎么形成干涉条纹的？我们知道，只有两列以上的波才能产生干涉，但是同一时间通过狭缝的电子只有一个，它是怎么和自身发生干涉的？
和自身发生干涉！一部分物理学家因此得到启示。他们认为，在到达底片之前，电子就像一列波一样弥散在空间中，可以用薛定谔的波函数来描述它。所以，电子这列波实际上同时通过了两条缝，并与自身发生了干涉。然后，当到达底片上之时，波函数坍缩了，按照波函数的概率出现在底片上特定的一点。