通俗解释量子力学

俗话说，“遇事不决，量子力学”。 量子力学是当代前沿科技的基础理论，但凡懂一点量子力学，你将比一般人超前一步，拥有看清宇宙真相的能力。量子论是20世纪物理学最重要的发现。在量子论的指导下我们才有了今天的核能技术、激光技术、计算机网络技术等。虽然量子论在技术领域取得了巨大成功，但量子领域中的一些诡异现象，科学家至今没有搞清楚其内在机制究竟是什么。物理学家费曼说:这世界没有人能懂量子力学。量子力学就是造物主的终极秘密。量子力学使经典物理学大厦轰然倒塌，那些曾经被奉为真理的定律，在量子力学的实验中被拉下神坛，同时新的理论和猜想逐步被证实。如果人类完全掌握了量子技术，那么多维世界、平行宇宙、时空穿梭、心灵感应、意识、灵魂、黑洞，这些困扰科学界的未解之谜都将被揭开。在反直觉、毁三观方面，没有什么能与量子力学相比。量子力学给我们带来了无限的遐想，颠覆了我们既有的认知，改变了我们的世界观和思维方式。

观察创造实在。光究竟是粒子还是波，科学界为此争论了100多年。牛顿认为光不是一种波，而是由粒子组成的。由于牛顿在科学界中的地位，很长一段时间人们都相信光是由粒子组成的。直到19世纪初，一位叫托马斯·杨的科学家做了光的干涉实验，证明光是一种波，否定了牛顿的观点。托马斯·杨光的实验向人们表明，“权威并非真理”。托马斯·杨的实验就是高中物理教材中的双缝干涉实验:让光源通过两条狭缝打到后面的屏幕上。如果光是粒子，那么屏幕上将会出现两道杠。如果光是波，那么屏幕上就会出现明暗相间的斑马线，也就是干涉条纹。实验结果是出现了干测条纹，说明光是一种波。

后来物理学家泰勒对双缝实验进行了改进：每次只发射一个光子，由于板上有两个狭缝，光子每次只能通过其中一条狭缝。按理说屏幕上只会留下两道杠，可结果却出现了斑马线，即出现了干涉条纹。由于每次只发射一个光子，那它又是和谁发生干涉的？难道光子有分身术？这一现象令科学家大惑不解。1970年代末期，终于开发出一种能够记录和观察光子运动的系统。物理学家立即将其用于双缝实验。用摄像头监测每个光子到底是从哪条缝穿过的，看看光子是如何分身的。之前的实验，屏幕上都会出现了明暗相间的干涉条纹，可这一次干涉条纹诡异地消失了，屏幕上出现了两道杠。调取监控看，发现光子的确是从左边或右边的缝隙随机穿过的，并没有出现分身现象。于是撤掉监控重做实验，结果又出现了明暗相间的干涉条纹。经过反复实验科学家发现：只要启动监控，光子就会乖乖地通过其中一个狭缝，表现出它的粒子性质。可是，一旦关掉摄像头，不去人为监控，屏幕上就又会出现干涉条纹。光子似乎“知道”自己有没有被人观测，不让人看到它是怎样分身的。

双缝实验最终的结论是，微观世界的粒子在没有被观测时，其特性都是不确定的，直到有人观察它的那一刻，它的不确定性才会消失。在没有被人观测时，粒子按照波函数，以概率波的形式弥漫于整个空间，虚无飘渺，没有实体。一旦有人观测，波函数瞬间坍缩，一切幻象，所有的概率波都瞬间消失，粒子便以一个实体出现在你面前。一旦观察者离开，粒子又变成虚无飘渺的概率波。量子力学的实验结论，令很多科学家感到费解和难以置信。即使最富于革命精神的科学大师爱因斯坦也难以接受这一全新的理念，并说了那句著名的话：“难道我不看月亮的时候，月亮就不存在？

1979年，美国理论物理学家惠勒又提出了延迟选择试验，他把摄像头从双缝板的前边移到双缝板的后边，等光子穿过狭缝后再决定开不开摄像头。也就是说等生米做成熟饭再做决定。按理说开摄像头之前，屏幕上是形成双杠还是斑马线，应该已经确定了吧。但实验结果却是，只要你开了监控，屏幕上就是两条杠，光子似乎能预测未来你会不会开摄像头。

人类意识不能影响物理现象，物理实验的结果不会因我们是否观察而改变，这是经典物理学的基本规则，但是这条规则完全被量子力学打破了。量子论的每一个说明都要牵扯到人类的意识，否则没办法解释。如今,量子论已被无数实验所证实,至今没有一个实验结果与量子论的预测发生矛盾。量子论的实验表明，物质世界不是独立于观察者之外，观察者的意识活动能够改变实验结果——“观察创造实在”。爱因斯坦，始终站在反对量子论的第一线，至死不渝。事实证明他的抗争是徒劳的。荷兰作家亚伯拉罕·派斯曾调侃说，就算1925年之后爱因斯坦改行钓鱼，对于科学来说也没有什么损失。

量子纠缠。量子力学中最奇怪，最不合理，最疯狂的就是“量子纠缠现象” ，它完全违背了整个宇宙的逻辑。量子纠缠简单地说就是， 两个处于纠缠状态的粒子，如同一对有“心灵感应”的双胞胎姐妹，不论把它们分开多远的距离，即使一个在地球上，另一个在月球上，测量其中一个粒子时，另一个粒子的状态会也同步发生改变。两者之间没有电话线，没有任何传导物质，根本没有连结彼此的东西，这边做出的选择是如何影响那边的？所以说这种现象非常奇怪。 好像两个粒子之间存在心灵感应，能够感知对方而做出改变。爱因斯坦无法接受纠缠现象的作用方式，他称之为“幽灵般的超距作用”。爱因斯坦认为，所有事态的结果，在你观察它们之前就已经确定了。玻尔则认为处于纠缠状态的粒子可以瞬间发生联系，即使相距遥远也没关系。没有人知道该如何解决这个问题，所以这个问题便从一个科学问题，变成了一个哲学问题。1955年爱因斯坦去世，他死前仍然坚持自己的观点。1967年之后，美国物理学家克劳泽和法国物理学家阿兰·阿斯佩，先后建造出能够生成并对比多对纠缠粒子的机器。实验证明量子纠缠现象真的存在，粒子之间真的存在幽灵般的远程作用。粒子可以跨越空间彼此联系，测量其中一个，可以马上影响到它远方的伙伴，仿佛它们之间的空间不存在一样。爱因斯坦认为不可能的事，也就是远程“幽灵般的作用”，真的存在。近年来，量子纠缠已广泛应用于量子保密通信、量子计算和量子精密测量等各个领域，但量子纠缠现象及纠缠的速度仍是一个未解之谜。两个处于纠缠态的量子，发生“心灵感应”的速度有多快？2013年7月，中国科技大学潘建伟院士率领的团队在国际上首次用实验证明：在所有相对地球以千分之一光速或更低速度运行惯性参照系中，量子“心灵感应”速度至少为光速的一万倍。成果发表在国际权威期刊《物理评论快报》上。量子纠缠被认为是科学界最棘手的概念之一，一旦理解了它，将会使我们对量子论中“平行宇宙”的概念理解的更加深刻和丰富。