03　级联施特恩-格拉赫实验

所谓级联施特恩-格拉赫实验，顾名思义，就是在原实验的后面再加上磁场，继续做实验。而后面加的磁场，可能与原磁场方向相同，也可能不同。

这些级联施特恩-格拉赫实验一共有三组，我们来分别看一下。

第一组实验：我们先让银原子通过z方向磁场，银原子分裂成了两束（原实验）。然后，我们把下面那束银原子挡住，让上面那束再次通过z方向磁场（图3-1）。

大家猜结果会怎么样？

这个结果很好猜，因为银原子通过了一次z方向磁场，并分裂成了两束。那么，上面那束银原子在z方向的自旋就应该都一样（都自旋向上），让它们再次通过z方向磁场，它们应该都向上偏转，因而不会分裂。

没错，实验结果也的确是这样：让z方向分裂的银原子的其中一束再次通过z方向的磁场后，它们没有再次分裂。

接下来，我们再看第二组实验。

第二组实验：还是让银原子先通过z方向磁场，分裂成两束后，继续让上面那束银原子再次通过一个磁场。不同的是，这次通过的不是z方向磁场，而是x方向磁场。

结果，我们看到银原子又分裂成了两束（图3-2）。

也就是说，被z方向磁场“筛选”过一次的银原子，虽然在z方向的自旋一样，但在x方向的自旋好像并不一样。

这个结果虽然有点意外，但多多少少也可以接受。因为，你可能会认为所有的银原子在z方向和x方向上都有一定的取值。第一个磁场把所有z方向自旋向上的银原子筛选了出来，第二个磁场则把所有x方向自旋向上的银原子筛选了出来。

这就好比选拔考试，每次从不同的维度筛选一批人。第一轮只有品行好的能通过，第二轮只有学习好的能通过，那么，通过两轮筛选的就都是品学兼优的人了。

同理，你现在可能会认为：通过了z方向和x方向两轮筛选的银原子，肯定都是在z方向自旋向上，在x方向也自旋向上的银原子。这些银原子都是历经两轮筛选的“精英”，它们都很纯了，以后不管是经过z方向磁场还是x方向磁场，它们都是自旋向上，因而肯定不会再分裂了。

带着这样的想法，我们进行了第三组实验。

第三组实验就是在第二组实验装置的后面再加了一个z方向磁场。也就是说，银原子经过z方向磁场后分裂成了两束，我们让其中一束经过x方向磁场（同第二组实验）。再次分裂后，我们又让其中的一束银原子再次经过z方向磁场。

原本，我们以为银原子经过两轮筛选之后，在z方向和x方向都自旋向上，再次通过z方向磁场时肯定不会再分裂。

但是，实验结果却让所有人震惊了：它——居——然——再——次——分——裂——了！（图3-3）

这是一次让人震惊的分裂，这是一次让人百思不得其解的分裂，这是一次彻底与经典力学划清界限的分裂，这是宣告量子力学来临的分裂。

你尽可以去思考它再次分裂的原因，但是，只要你还在用经典力学的思维思考问题，你是找不到出路的。或者说，只要你能意识到这个分裂的核心原因，你就已经站在了量子力学的大门口。

为什么？