或許你并不十分清楚到底什么是量子力學(xué)，但肯定聽說過這個(gè)理論。那么，量子力學(xué)到底講了些什么呢？它為何如此難以理解？
首先來說量子。
量子是現(xiàn)代物理學(xué)體系中非常重要的概念，如果一個(gè)物理量中存在不可分割的最小單元，就說明這個(gè)物理學(xué)是可量子化的，這個(gè)最小的單元就被稱為量子。比如說，我們通常所說的光子，也就是光量子，因?yàn)楣庾邮遣豢稍俜值淖钚卧?/p>
量子力學(xué)，完全不同于我們現(xiàn)實(shí)生活中的經(jīng)典物理學(xué)，甚至在很多方面完全有悖于我們的傳統(tǒng)認(rèn)知，比如說因果律。因果律統(tǒng)治著我們的現(xiàn)實(shí)世界，但在量子世界里，因果律完全失效，那里不再有因果關(guān)系，結(jié)果甚至能反過來影響原因。
連大名鼎鼎的愛因斯坦對(duì)量子力學(xué)也深感疑惑，讓他最為不解的當(dāng)屬量子糾纏現(xiàn)象。愛因斯坦也把量子糾纏稱為“鬼魅般的超距作用”。
下面就來一起了解量子力學(xué)到底是一個(gè)什么樣的理論。
在現(xiàn)代物理學(xué)體系里，與量子力學(xué)對(duì)應(yīng)的是經(jīng)典物理學(xué)，不管是更早的牛頓經(jīng)典力學(xué)，還是后來愛因斯坦的相對(duì)論，它們都屬于經(jīng)典物理學(xué)。
雖然愛因斯坦的相對(duì)論確實(shí)顛覆了很多人的傳統(tǒng)認(rèn)知，但它畢竟沒有違反我們的直覺，只是因?yàn)槲覀兒茈y在高速世界親自體驗(yàn)罷了。
無論是牛頓經(jīng)典力學(xué)還是愛因斯坦相對(duì)論都很好地描述了我們所在的宏觀世界的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，牛頓的經(jīng)典力學(xué)只是相對(duì)論在低速世界里的特例和近似值而已，兩者并不沖突，反而是一家的。
但是量子力學(xué)的橫空出世，徹底顛覆了人們的世界觀，甚至讓人們開始懷疑人生，懷疑我們所在世界的真假，甚至懷疑我們是不是生活在虛擬世界里。
在我們生活的宏觀世界里，光速是速度極限，沒有任何物體的速度或者信息的傳播速度能超過光速。
但是在量子世界里，兩個(gè)糾纏態(tài)的粒子無論相距多遠(yuǎn)，都能瞬間感應(yīng)到彼此的改變。一個(gè)粒子狀態(tài)改變之后，另一個(gè)粒子瞬間就會(huì)做出相應(yīng)改變，就好像兩者有心靈感應(yīng)一樣。
量子糾纏的速度遠(yuǎn)超光速，是瞬間完成的。不過量子糾纏并不傳遞任何信息，也沒有違反愛因斯坦的相對(duì)論。
糾纏中的粒子在相互作用之后，就沒有辦法描述單個(gè)粒子的特性，只能描述出整體的特性。
如果說量子糾纏現(xiàn)象不夠瘋狂的話，量子世界里的不確定性絕對(duì)讓你徹底瘋狂。
在我們的現(xiàn)實(shí)世界里，一切事物都是確定的，可以描述的，也是可以預(yù)測(cè)的。比如說，一輛汽車停在路邊，它就在那里，汽車的狀態(tài)是非常確定的，汽車不可能跑到超市里，更不可能跑到月球上。
但在量子世界里，一切都大為不同。我們永遠(yuǎn)無法同時(shí)確定微觀粒子的位置和速度，粒子的狀態(tài)是不確定的，它們甚至有可能同時(shí)出現(xiàn)在兩個(gè)不同的地方，處于一種疊加態(tài)。
這種不確定性并不是因?yàn)槲覀兊挠^測(cè)手段落后造成的，而是量子世界的內(nèi)在秉性。
用宏觀世界來打比方或許能讓你更容易理解不確定性到底有多瘋狂。此刻的你坐在家里的沙發(fā)上正在閱讀這篇文章，但你也可能在月球上，或者其他任何地方。
如果我想知道你到底在哪里，只能通過一種方式：觀測(cè)。當(dāng)我觀測(cè)到你在沙發(fā)上時(shí)，才能最終弄確定你真的就在那里，而在觀測(cè)之前，你有可能在任何地方。
對(duì)于微觀粒子的這種不確定性和疊加態(tài)，以愛因斯坦和薛定諤為首的物理學(xué)大佬極力反對(duì)，薛定諤更是提出了思想實(shí)驗(yàn)“薛定諤的貓”來反駁諷刺這種不確定性。
薛定諤的貓，實(shí)驗(yàn)很簡(jiǎn)單。一個(gè)密封的箱子，里面有一只貓，一個(gè)毒氣瓶，開關(guān)，和放射性元素。
放射性元素通過衰變與否控制開關(guān)，開關(guān)一旦打開，毒氣瓶就會(huì)釋放毒氣，把貓毒死。
根據(jù)量子力學(xué)的詮釋，放射性元素處于衰變與不衰變的疊加態(tài)。也就是說，放射性元素同時(shí)處于衰變與不衰變的疊加狀態(tài)，而不是“衰變或者不衰變”。
最后我們就能推算出來這樣的結(jié)果：貓?zhí)幱诨钆c死的疊加態(tài)，也就是存在一只既死又活的貓。
而如果我們想知道“既死又活”的貓到底長(zhǎng)什么樣時(shí)，只有通過觀測(cè)。而一旦實(shí)施觀測(cè)行為，放射性元素的疊加態(tài)就會(huì)坍縮為確定態(tài)，要么衰變，要么不衰變。于是我們看到的貓要么是死的，要么是活的。
但在觀測(cè)之前，貓就是“既死又活”的。這怎么可能？現(xiàn)實(shí)世界中怎么可能存在一只“既死又活”的貓呢？
薛定諤一開始用這思想實(shí)驗(yàn)只是想諷刺量子力學(xué)中的疊加態(tài)，沒想到這個(gè)實(shí)驗(yàn)在很大程度上推廣了量子力學(xué)的發(fā)展，同時(shí)還延伸出了其他理論，比如說平行宇宙理論，當(dāng)然也帶來一些哲學(xué)上的爭(zhēng)議。
雖然至今沒有誰能完全弄明白量子力學(xué)的本質(zhì)，但不可否認(rèn)的是，經(jīng)過一百多年的發(fā)展，量子力學(xué)早已出現(xiàn)在我們生活中的每個(gè)角落。量子力學(xué)早就應(yīng)用在晶體管，半導(dǎo)體，芯片，超導(dǎo)磁體，量子計(jì)算等領(lǐng)域！
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