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圖片?網(wǎng)絡(luò)
量子物理由理論物理變?yōu)閷嵺`物理，
人類發(fā)展就正式跨過分水嶺，
由外在世界轉(zhuǎn)向內(nèi)在世界的探索
----量子物理是超微觀物理學(xué)
而這次諾貝爾物理學(xué)獎的頒發(fā)
為什么這件事情這么重要？
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被證實和被承認(rèn)，不是一個量級的事情
因為從這一天起，
我們對世界的認(rèn)知底層架構(gòu)被改變，
集體意識對世界和宇宙的看法升級了
人類大腦的量子躍遷開始了！
具體重要影響我將在后面從三個方面來說明，
在此之前我們先還是需要有一個背景知識框架
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背景知識：從假說到實證的100年
1918---2022
馬克斯·普朗克德國著名的物理學(xué)家和量子力學(xué)的重要創(chuàng)始人，
和愛因斯坦并稱為二十世紀(jì)最重要的兩大物理學(xué)家
1918年，馬克斯·普朗克在解決經(jīng)典物理學(xué)的困難——黑體輻射問題時，提出能量子假說，引入了一個常數(shù) h，對物理學(xué)的進(jìn)展作出了重要貢獻(xiàn)，獲得當(dāng)年的諾貝爾物理學(xué)獎，成為量子力學(xué)的創(chuàng)始人。
20世紀(jì)20年代初，一所貌不驚人的理論物理研究所，在丹麥的哥本哈根拔地而起，一個全新的學(xué)派，在這里被悄然孕育出來。他們主攻量子理論，尤其是量子力學(xué)方面的科學(xué)研究。在很長一段時期內(nèi)，這個研究所代表了量子力學(xué)方面的世界頂級水平，這一學(xué)派就是享譽世界的，'哥本哈根學(xué)派'。尼爾斯·玻爾和他在哥本哈根建立的這個研究所，培養(yǎng)了大批為量子力學(xué)做出貢獻(xiàn)的青年才俊，和很多年輕的科學(xué)家。當(dāng)然就有海森堡和泡利（我的文章天才的秘密提到過這位科學(xué)家，以及他與道教經(jīng)典太乙金華宗旨的關(guān)聯(lián)），他倆最后也成為了萊比錫大學(xué)，蘇黎世理工學(xué)院的物理系主任，也包括哥廷根大學(xué)的波恩，他們都對量子力學(xué)的解釋一致。這個新力學(xué)對物理現(xiàn)實做出了新的解釋，概括起來主要有三點，波恩的對波函數(shù)的概率解釋，海森堡的測不準(zhǔn)原理，以及玻爾的互補原理。
差不多100年以后，量子物理在實際應(yīng)用領(lǐng)域的科學(xué)家里，以潘建偉為首的中國量子通信的開路先鋒們，如今已經(jīng)遙遙領(lǐng)先于全世界——，今年的獲獎?wù)逜nton Zeilinger（安東·塞林格）正是潘建偉在奧地利留學(xué)時期的博士生導(dǎo)師。其實早在上世紀(jì)90年代后期，潘建偉就和導(dǎo)師塞林格一起開始發(fā)展量子信息。之后，當(dāng)潘建偉回國后，更是帶領(lǐng)中國在量子信息和量子計算領(lǐng)域做出了一系列的成果：
如“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星在2016年8月16日發(fā)射升空，
2022年5月，中國“墨子號”實現(xiàn)1200公里地表量子態(tài)傳輸新紀(jì)錄。
2020年12月4日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)宣布該校潘建偉等人成功構(gòu)建76個光子的量子計算原型機“九章”。
2016年，建成全球首條量子通信「京滬干線」，傳輸長達(dá)2000多公里，中國率先邁出量子通信網(wǎng)絡(luò)的第一步；
2016年，發(fā)射全球首顆量子通信衛(wèi)星墨子號，領(lǐng)跑即將到來的量子通信時代；
2017年，墨子號實現(xiàn)1200公里的量子糾纏分發(fā)，實現(xiàn)三大科學(xué)成果：量子密鑰分發(fā)、量子糾纏分發(fā)、量子隱形傳態(tài)；
2020年代，中國建成亞洲與歐洲的洲際量子通信網(wǎng)；
2030年，中國將建成全球化的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)。毫無疑問，中國已經(jīng)遙遙領(lǐng)先于全球量子通信時代。
中國量子信息和量子計算的領(lǐng)軍人物、中科院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)常務(wù)副校長潘建偉
潘建偉院士說：“ 我們已經(jīng)等了很長很長的時間?！?/span>
量子信息和量子計算，從當(dāng)初的冷門一舉成為這些年物理學(xué)界的大熱門，包括美國、歐洲一些國家也推出了量子信息和量子計算的國家級的規(guī)劃。可以這么說，對量子物理的肯定已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于現(xiàn)實層面的應(yīng)用了，終于，今年2022年，諾貝爾物理學(xué)獎發(fā)給了3位量子物理研究科學(xué)家，以世界權(quán)威的姿態(tài)給予量子物理官方肯定。所以潘建偉院士說：“ 我們已經(jīng)等了很長很長的時間。”
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John Clauser (左), Anton Zeilinger and Alain Aspect由于在量子糾纏上的研究獲頒今年的諾貝爾物理學(xué)獎。圖片來源：Credit: J. Clauser (CC BY-SA 4.0), Matthias R?der/dpa/Alamy, The Royal Society (CC BY-SA 3.0)
三名量子物理學(xué)家因為光子糾纏實驗獲頒2022年諾貝爾物理學(xué)獎。三名獲獎?wù)叨际橇孔有畔W(xué)和量子通信學(xué)的先驅(qū)，這些實驗讓光的粒子緊密糾纏在一起，它們?yōu)榘肆孔佑嬎銠C和量子通信在內(nèi)的一系列量子技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。這三個人的實驗證明，量子粒子之間的關(guān)聯(lián)并不是定域“隱變量”能表示的——也就是說，并不能以“某種尚未知悉的隱形因素”來解釋兩個測量結(jié)果之間的關(guān)聯(lián)性。相反，兩個量子對象之間存在真正關(guān)聯(lián)，使得操縱其一會遠(yuǎn)距影響另一個。德國物理學(xué)家阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein）對這一現(xiàn)象有著名的說法“鬼魅般的超距作用”——現(xiàn)在它的名字叫量子糾纏。
阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein）對這一現(xiàn)象有著名的說法“鬼魅般的超距作用”
由于量子糾纏的效應(yīng)，測量糾纏中的一個粒子的性質(zhì)會立刻影響到另一個粒子的測量結(jié)果。這就是讓量子計算機得以實現(xiàn)的原理——這種機器試圖利用量子粒子同時處于多個態(tài)的性質(zhì)，來執(zhí)行傳統(tǒng)計算機無法實現(xiàn)的計算。今天，物理學(xué)家使用量子糾纏開發(fā)量子加密和量子互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將使超安全的通訊、新型的傳感器和望遠(yuǎn)鏡成為可能。諾貝爾物理學(xué)委員會成員 Eva Olsson 指出，量子信息科學(xué)在安全信息傳輸和量子計算等領(lǐng)域具有廣泛的影響。她說，量子信息科學(xué)是一個“充滿活力且發(fā)展迅速的領(lǐng)域”。“它打開了通往另一個世界的大門，它也動搖了我們解釋測量結(jié)果的基礎(chǔ)?！?/strong>
在對量子物理有了一定了解以后，在下面的文章里，我們從更廣泛的大眾層面來理解一下，這次量子物理學(xué)從原來的理論科學(xué)被肯定為實踐科學(xué)，對我們到底有多么重要的影響。
20世紀(jì)也就是在100多年前，為了搞清楚光子到底是波還是粒子，科學(xué)家們做了個雙縫干涉實驗。量子我們過去常常認(rèn)為這些粒子是構(gòu)造物質(zhì)實在的材料，在試驗中被證明更像波而不是微粒。量子的波的性質(zhì)由此試驗展示出來，它展示了粒子的波粒二象性，但前者是根本的。實驗中，設(shè)計者使粒子的微粒外觀顯現(xiàn)出時，波形外觀依然存在，就像波形形成的干涉模型在顯示屏上擴大一樣；當(dāng)光量子看似相互分離的實體﹣-穿過兩條縫中的一條時（很可能是一個接一個地穿過的）,波形并不消失。玻爾（ Niels Bohr ）的著名的“互補原則”認(rèn)為，粒子可以像波也可以像微粒，但是不能同時表現(xiàn)內(nèi)者。“互補原則”暗示了粒子的兩個可替代的特性是互樸的：雖然兩種特性并非單個出現(xiàn)，它們卻共同完整地形成了粒子的狀態(tài)。但是在實驗中，甚至微粒外觀被觀察到時，波形依然存在；然而當(dāng)波形被發(fā)現(xiàn)時，微粒并不能被觀察到。
（左）尼爾斯．波(1885~1962)，
丹麥著名物理學(xué)家，諾貝爾獲得者。在量子理論和原子結(jié)構(gòu)方面貢獻(xiàn)卓越。
量子的存在打破了一切自然過程都是連續(xù)的經(jīng)典定論，第一次向人們提示了自然的非連續(xù)性，從此人們進(jìn)入了量子時代。量子力學(xué)認(rèn)為世界是不連續(xù)性（量子化的）、不確定性（事件是概率出現(xiàn)的）、非定域的（物理量性質(zhì)的瞬時改變）而廣義相對論認(rèn)為世界是連續(xù)的（非離散的）、確定的（可準(zhǔn)確預(yù)知的、滿足因果關(guān)系）、定域性的（光速的極值性）。
上面說過，量子物理最新分析證明：物質(zhì)只是能量的一種飛躍的形式。量子糾纏——愛因斯坦（Albert Einstein）所謂的著名的“鬼魅般的超距作用”更形成了量子力學(xué)的時空觀：時間和空間做為一個整體的動力元素同物質(zhì)及其他各式各樣的能量無時不刻地互相影響著。
時間不是單向的，即時間是可逆的，可倒轉(zhuǎn)的。時間不是連續(xù)的，持續(xù)的，是有間接縫隙的。時空有對稱結(jié)構(gòu)，時空也存在對稱性結(jié)構(gòu)。量子時空觀遵循時間的可逆時間理論，顛覆傳統(tǒng)時間不可逆的時間觀。時間和空間，既是物質(zhì)的存在方式，也是意識的存在方式。
經(jīng)典物理學(xué)遵守因果關(guān)系；信息完整的過去可以推算出未來。同樣的，信息完整的未來也可以精確的推算出過去。在量子物理中卻并不是這樣。量子物理中的物體既不是粒子性的也不是波性的；他們奇怪地同時具有兩種屬性。我們通過信息完整的過去只能對未來進(jìn)行概率性的預(yù)測。在經(jīng)典物理的場景中，兩個有相同引線的炸彈可以同時爆炸。而在量子物理中，兩個絕對相同的放射性原子通常會在非常不同的時間衰變。實際證明兩個相同的u-238原子的衰變可能會在幾十億年的跨度上發(fā)生，盡管他們事實上都是相同類型的原子。大多數(shù)物理學(xué)家相信量子物理是正確的理論，即使它還有許多細(xì)節(jié)沒有搞明白。1927年，量子力學(xué)的基本形式就已經(jīng)確立，矩陣力學(xué)和波動力學(xué)這兩種力學(xué)體系，為量子世界從根基上提供了理論支撐。這兩種力學(xué)的重要性，就跟牛頓力學(xué)在經(jīng)典物理學(xué)中的地位一樣。而且人們也發(fā)現(xiàn)，牛頓力學(xué)只不過是矩陣力學(xué)的一種特殊形式，矩陣力學(xué)囊括了牛頓力學(xué)。在微觀世界這樣的例子非常多，都不滿足宏觀世界的決定性和因果性。
如果時間是一個整體并且是可逆的，必然可以導(dǎo)致因果可以互換！秉承光速最快和時間是線性理念的愛因斯坦也只能含淚承認(rèn)，并且坦言，難道因果律真的錯了？
科學(xué)家們做了另一個雙縫干涉延遲檫除試驗，來證明了“果”決定“因”。前面我們已經(jīng)掌握了粒子和波、不確定性原理、量子糾纏等概念，現(xiàn)在我們就來證明在量子力學(xué)中，果如何決定因。
還是雙縫干涉實驗，假設(shè)一道光透過A、B兩條縫，我們用某種器材（比如晶體），把一個疊加態(tài)的光量子分離為互相糾纏的兩個粒子：甲和乙。甲射向屏幕，此時屏幕出現(xiàn)干涉條紋。
我們從A縫和B縫為乙設(shè)計兩條虛擬光路（注意是虛擬的，不要用宏觀物理去看待）：a和b，b比a距離長、a比甲射進(jìn)的屏幕距離長。然后分別設(shè)置兩個檢測機構(gòu)1和2，觀測乙具體的行為，即乙是通過哪條縫照射進(jìn)來的，用時長的說明乙走的是b路、即通過B縫（t2），用時短的說明乙走的是a路、即通過A縫（t1）。根據(jù)量子糾纏，若測得乙的狀態(tài)，自然也就知道了甲的狀態(tài)?，F(xiàn)在我們假設(shè)甲射向屏幕用時1秒，t1為3秒、t2為5秒。測得t1與t2時間不一樣，我們就知道了乙具體的行為，一旦準(zhǔn)確測得乙的狀態(tài)，根據(jù)不確定性原理，乙的波函數(shù)瞬間坍塌，變成了粒子。此時5秒后的乙波函數(shù)擾動影響到了5秒前的甲，甲變成了粒子，干涉條紋消失。若將檢測機構(gòu)2前移，使得t1=t2（延遲擦除），此時我們已無法獲知乙的具體行為，乙此時仍然呈波函數(shù)擴散，甲依舊在屏幕上產(chǎn)生干涉條紋。若再使得t2>t1，我們再次改變了結(jié)果，乙又呈現(xiàn)出粒子性，進(jìn)而又再影響到了甲，甲又變成了粒子。也就是說，改變結(jié)果可以改變最初的狀態(tài)，果能決定因的發(fā)生。
因此量子力學(xué)的顛覆性因果觀也出現(xiàn)了：微觀粒子的延遲選擇實驗證明，人類的觀察行為，不僅可以影響微觀粒子的存在狀態(tài)如粒子態(tài)還是波態(tài)，而且也能改變微觀粒子的先后因果邏輯關(guān)系。如當(dāng)粒子做出選擇后，再加入人類觀測行為，人類觀測行為即可強行改變粒子之前做出的選擇。這就證明，在微觀量子世界，不存在傳統(tǒng)意義上的因果關(guān)系，因可為果，果可為因，一切由人的觀測（意識）行為決定。
自從柏拉圖開創(chuàng)了理念論之后，唯心主義就成為西方哲學(xué)的主流觀念。柏拉圖認(rèn)為，我們所看到的世界，也就是現(xiàn)象世界，是理念世界的投射。對他來說，意識是第一性的，理念世界決定了現(xiàn)象世界。到了貝克萊，他把唯心主義發(fā)展到了極致，從根本上否定了客觀世界的存在。貝克萊認(rèn)為，客觀世界不過是感官的集合，我們所觀察到的對象，他們并不存在，他們僅僅是我們感官所收集到的感覺，這就是貝克萊的“存在就是被感知”。貝克萊認(rèn)為，如果我們認(rèn)為自己所感知到的事物之下，還有一種實體存在，那么就犯了獨斷論的錯誤，因為那個實體你永遠(yuǎn)看不到摸不著。所以貝克萊認(rèn)為我們能知的都是通過感官投射過來的現(xiàn)象，一切都是心靈虛構(gòu)的產(chǎn)物。
我們回到前面提到過的量子糾纏。哥本哈根派對此解釋，在觀測之前，A和B兩個粒子根本沒有什么“自旋”，沒有物理實在，只有波函數(shù)可以描述。只有觀測到A，才有B。不觀測，A和B作為一個整體始終處于一種模糊不清的“疊加態(tài)”，即又左又右的狀態(tài)，這就是量子糾纏。量子力學(xué)無數(shù)的實驗也證明，人類是否觀察，也就是人類是否對觀測物施加意志，竟然可以對自然客體產(chǎn)生影響。這個物理實驗似乎予貝克萊-存在就是被感知的哲學(xué)理論相一致，徹底挑戰(zhàn)了物質(zhì)第一性唯物主義的地位。這就是說，我們現(xiàn)在所處的世界更像是《黑客帝國》里矩陣的那樣，是一個被打造出來的虛擬世界。只有在我們觀察的時候，現(xiàn)實才成為我們眼睛看到的樣子。
我們生活矩陣中嗎《黑客帝國》？
在喜劇演員喬羅根的熱門播客《喬羅根體驗》(The Joe Rogan Experience)中，埃隆馬斯克解釋了為什么他仍然相信我們生活在黑客帝國中。他稱，宇宙的絕對年齡是138億年，這意味著外星文明有足夠的時間來開發(fā)一套復(fù)雜系統(tǒng)。馬斯克談到，“假設(shè)以任何速度的發(fā)展，游戲都將與現(xiàn)實無異，否則一個文明將會被終結(jié)，二者必然發(fā)生其一。因此，我們很可能生活在虛擬世界中?！彼a充說，“我認(rèn)為最有可能的是，有很多虛擬世界存在，這只是概率問題，你也可以稱其為現(xiàn)實，或者也可以稱其為多元宇宙?！?/span>
在虛擬世界里人類是否存在自由意志？還是像《西部世界》里的機器人一樣活在既定程序里面-——而我們稱之為命運！這是另一個哲學(xué)家和數(shù)學(xué)家們談?wù)摱嗄甑闹匾獑栴}。在量子理論中，量子態(tài)下的意識也是物質(zhì)，意識生命同物質(zhì)生命共同構(gòu)成宇宙。意識必須依靠量子力學(xué)的方式來解釋。量子貝有不確定性、糾纏性、非定域性，這恰好與人腦中的神經(jīng)細(xì)胞的概率性、整體性和分化性活動特征相吻合。
量子意識有多種狀態(tài)，量子波函數(shù)的坍塌過程，實質(zhì)是意識從各種量子態(tài)中選擇其中之一的過程。在意識的量子世界里存在著各種可能，它并不指向一個確定的結(jié)果。人的意識的啟動，就是通過動念去對量子進(jìn)行觀測的過程，一旦這個觀測發(fā)生，那么疊加態(tài)就坍塌，確定性就顯現(xiàn)。但是在動念之前，可以說自由意志是存在的。
量子理論甚至更認(rèn)為：微觀系統(tǒng)與實物環(huán)境不可分離，人眼觀察會改變實踐結(jié)果，人的視覺反應(yīng)意識會影響物質(zhì)存在狀態(tài)，人的意識可以改變客觀事物的歷史原因，即人的意識可以改變歷史，歷史不完全是客觀的，而可以隨人的主觀愿望而改變，人類歷史沒有規(guī)律可循。
從量子學(xué)的角度去理解世界會發(fā)現(xiàn)世界
就像常用“游戲”來比喻人生
“游戲”這個詞是我認(rèn)為最符合現(xiàn)實世界的客觀描述
-------------------------------------量子物理相關(guān)名詞：量子費連續(xù)性/量子糾纏/雙縫干涉實驗/需要測不準(zhǔn)原理/亞原子粒子/黑體輻射/光電效應(yīng)/原子光譜/德布羅意波/強弱相互作用/萬有理論……膠子/玻色子、光子/希格斯粒子/中微子……門捷列夫/居里夫人/倫琴/愛因斯坦/普朗克/薛定諤/費米/費曼/玻恩/海森堡/泡利/玻爾/朗道/狄拉克/馮·諾依曼/康普頓/奧本海默/楊振寧/李政道/吳健雄/丁肇中/霍金……
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