所謂量子糾纏嗅绸，是量子世界中又一奇妙的現(xiàn)象脾猛。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)鱼鸠，在同一特殊反應(yīng)中能夠生成兩個且只有兩個相互糾纏的量子猛拴，這兩個量子如孿生一般，對其中一個發(fā)生作用蚀狰，另外一個會同時做出相同的變化愉昆。比如一對相互糾纏的電子，如果他們的糾纏方式是反向糾纏麻蹋，一個正向旋轉(zhuǎn)跛溉，那么另外一個必然反向旋轉(zhuǎn)。假設(shè)你將前邊的電子改為反向旋轉(zhuǎn)扮授，那么另外一個會同時變?yōu)檎蛐D(zhuǎn)芳室。而且，這兩個電子無論相聚多遠(yuǎn)刹勃，哪怕是銀河系的兩端堪侯，也不能阻礙他們同時發(fā)生變化。
? ? ? 他們之間是如何聯(lián)系的呢荔仁？這種聯(lián)系速度甚至達(dá)到光速的十倍伍宦。這不科學(xué)。因為按照相對論乏梁，光速無法被超越次洼。愛因斯坦把這種鬼魅般的聯(lián)系稱為“幽靈作用”。
? ? ? 誠然遇骑，直到今天卖毁，我們還沒有確鑿證據(jù)找到能超越光速的物質(zhì)踪区。所以侥衬，哥本哈根學(xué)派告訴愛因斯坦涮拗，世界本來就是這樣的耳幢。
? ? ? 愛因斯坦的主要支持者薛定諤，更是提出了一個對于哥本哈根學(xué)派如同噩夢的實驗——“薛定諤的貓”禁悠。
? ? ? 既然量子力學(xué)的理論都是解釋微觀狀態(tài)念祭，那如何與宏觀世界結(jié)合呢？薛定諤假設(shè)碍侦，在一個箱子里粱坤，放一個原子核，原子核是個量子級概念瓷产，它在不確定的時間內(nèi)會自發(fā)的產(chǎn)生衰變站玄，誰都無法預(yù)測衰變的準(zhǔn)確時間。箱子內(nèi)設(shè)計一個機關(guān)濒旦，當(dāng)原子核衰變時株旷，將聯(lián)動一把錘子，打破裝有可以毒死貓的毒氣瓶尔邓。箱子里邊放一只貓晾剖，然后把箱子蓋上。請問梯嗽，過一段時間后齿尽，箱子里裝著的是一只活貓還是死貓？
? ? ? 按照哥本哈根學(xué)派的理論灯节，觀察行為會改變物質(zhì)變化的狀態(tài)循头。好，那不觀察呢炎疆？
? ? ? 對此卡骂，哥本哈根學(xué)派只能吞下苦水，承認(rèn)那只貓是處于半死不活的混合態(tài)磷雇。
? ? ? 波爾和愛因斯坦的論戰(zhàn)偿警，也是量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的論戰(zhàn)。爭論雖然直到今天輸贏也沒有定論唯笙，卻促進了量子力學(xué)的發(fā)展和完善螟蒸。
? ? ? 論戰(zhàn)使哥本哈根學(xué)派的思想廣泛流傳。
? ? ? 科學(xué)家們并未停步崩掘，他們聰明的繞過了研究誰對誰錯七嫌，而是選擇忠于實驗結(jié)論和計算結(jié)果。問到量子力學(xué)的原理苞慢，大多數(shù)物理學(xué)家會說“閉嘴诵原，乖乖計算”。
? ? ? 波爾說：“我們稱之為真實的一切，都是由我們不能稱之為真實的東西組成绍赛÷溃”量子力學(xué)，充滿許多匪夷所思的怪論吗蚌，但是腿倚，一切的實驗和計算，都驗證出它是對的蚯妇。原理如何敷燎，無人知曉；事實證明箩言，愛因斯坦錯了硬贯。
? ? ? 根據(jù)量子力學(xué)的方程，人們設(shè)計了可以控制微小電流的開關(guān)陨收，應(yīng)用到激光饭豹、晶體管、集成電路等電子工業(yè)的大多領(lǐng)域畏吓∧矗可以說量子力學(xué)如果不成立卫漫，那么我們的電腦菲饼、手機、相機等等電子元器件將統(tǒng)統(tǒng)失靈列赎。沒有量子力學(xué)的世界宏悦，我們只能回到蒸汽時代。
? ? ? 以上就是簡單的量子力學(xué)發(fā)展過程包吝。近年饼煞，量子力學(xué)一詞，出現(xiàn)的越來越頻繁诗越。我們普通人砖瞧，怎么能夠容易理解量子力學(xué)呢？如果我們能夠打破幾個定勢思維嚷狞，同樣可以走進量子力學(xué)的奇妙世界块促。
顛覆思維之一、量子化無處不在
? ? ? 從量子的名字看床未，很多人看到叫“子”竭翠，就認(rèn)為是一種微小顆粒。在理解量子時薇搁，請忽略后邊的“子”字斋扰，而看前邊的“量”字。量子，拉丁語本意為“有多少”传货，代表“一定數(shù)量的某物質(zhì)”屎鳍。
? ? ? 量子力學(xué)，雖然研究基本粒子问裕，但是量子化哥艇，卻是宇宙的屬性。大到行星僻澎、小到細(xì)胞貌踏，最終分解都是可以量子化的。甚至人類的思維窟勃，科學(xué)證明祖乳，我們的意識同樣不是連續(xù)的，每隔0.042秒就有微小的斷開秉氧。那么我們的意識就可以視為以0.042秒為一份的量子化意識眷昆。
? ? ? 我們所處的宏觀世界是由微觀世界組成的，兩者并無清晰的界限汁咏。哪怕我們?nèi)梭w亚斋，同樣由微小的原子組成。按照波粒二象性攘滩，如果告訴你帅刊，人同樣是由波組成的，也并不需要意外漂问。這在德布羅意的“物質(zhì)波”理論中赖瞒，已經(jīng)有了答案。
? ? ? 另外蚤假，抽象到如空間栏饮，也可以量子化×籽觯空間的量子化袍嬉，產(chǎn)生了蟲洞。蟲洞的概念灶平，是說我們只要有足夠大的能量伺通，就可以打開單位空間之間的間隙，依靠這樣的蟲洞民逼，可以進行時間旅行泵殴、空間轉(zhuǎn)移。這并不是科幻拼苍，至少從數(shù)學(xué)的推算中可行笑诅。蟲洞也叫“愛因斯坦－羅森橋”调缨，由愛因斯坦及羅森在研究引力場方程時推算得出。
? ? ? 如太極的玄妙吆你，宏觀和微觀相互交融弦叶，并非對立。解釋宏觀世界的經(jīng)典物理學(xué)妇多，和解釋微觀世界的量子力學(xué)伤哺，現(xiàn)在還極不相融，沒有達(dá)成一致者祖，但已有科學(xué)家通過實驗開始把彼此歸于統(tǒng)一立莉。由此，可能會產(chǎn)生更加奇妙又偉大的理論七问。
顛覆思維之二：沒有唯一的真理蜓耻，甚至在科學(xué)中
? ? ? 蘋果砸到牛頓的頭時，他發(fā)現(xiàn)了萬有引力械巡。今天我們知道刹淌，扔一個蘋果，只要有足夠大的能量讥耗，甚至可以把蘋果扔出地球有勾。這對于古代人，無法想象古程。
? ? ? 認(rèn)知沒有止境時蔼卡，真理就是相對的。
? ? ? 假設(shè)世界只是一個平面籍琳，我們都是二維平面人菲宴，那么我們甚至都不能理解，在一個三維世界的地上出現(xiàn)了兩個腳印是什么原理趋急。還好，我們本身是三維的势誊，知道腳印的上邊是一個完整的人呜达。那量子糾纏的超遠(yuǎn)距離“幽靈作用”是什么原因呢？科學(xué)家目前的解釋有分歧粟耻，有些認(rèn)為光速并不是極限速度查近，“幽靈作用”是超光速傳導(dǎo)產(chǎn)生的；而也有科學(xué)家認(rèn)為挤忙，宇宙本身是11維度的空間霜威，“幽靈作用”是由于那些被壓縮在空間內(nèi)的、我們看不到的維度影響產(chǎn)生的册烈。
? ? ? 原理雖沒澄清戈泼，但利用量子糾纏現(xiàn)象，我國已經(jīng)于去年8月發(fā)射了量子通訊衛(wèi)星，領(lǐng)先全球大猛。
? ? ? 量子力學(xué)正在滲透到科學(xué)的各個領(lǐng)域扭倾。例如生物學(xué)家甚至證明，我們的嗅覺挽绩，不是由我們一般認(rèn)為的膛壹，聞到物品的分子產(chǎn)生，而是像我們的耳朵一樣唉堪，“聽到”了物品中亞原子顆粒的波動來加以區(qū)分模聋。量子生物學(xué)正在顛覆傳統(tǒng)生物學(xué)。
? ? ? 科學(xué)的研究還在繼續(xù)唠亚，可以肯定的是撬槽，我們看到的世界，并不是它的全部趾撵。
顛覆思維之三：沒有絕對的存在侄柔，概率才是真實的面貌
? ? ? 如果你在北京，對于我來說占调，你在北京的哪里呢暂题？量子力學(xué)的解釋是，你在北京的任意一個地方究珊。就如我們想知道一個電子在原子中的位置薪者，電子是以波的形式存在于整個原子空間里，直到你去觀察時剿涮，才會具體的出現(xiàn)在一個點上言津。同樣，我沒有觀察或者沒有被告知時取试，你就如電子一般悬槽，在北京的任意一個角落都有存在的概率。
? ? ? 量子力學(xué)目前不能準(zhǔn)確的解釋這種邏輯瞬浓，他們說這就是真實的世界初婆。
? ? ? 這種概率存在的意義，目前在量子計算中顯的更為實用猿棉。
? ? ? 我們都知道磅叛，現(xiàn)代計算機的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是二進制。計算機二進制中萨赁，一個單位信息叫一個比特弊琴。一個比特可以是0，或者1杖爽。如果我輸入2個比特01敲董，通過傳輸后紫皇，它依然是01。量子比特則不同臣缀，我輸入兩個最小單位的量子比特坝橡，這兩個量子比特都有可能是0，也都有可能是1精置，概率均等计寇。這時，輸出的結(jié)果也不再是單一信息脂倦，而是四個可能番宁，00、01赖阻、10蝶押、11。量子計算給了我們四個概率相等的火欧、可供選擇的棋电、不確定的答案。這可以簡單認(rèn)為就是量子計算的原理苇侵。
? ? ? 2個量子比特信息赶盔，答案是2的2次方個；3個量子比特榆浓，就是2的3次方個于未；……20個量子比特，就是2的20次方個陡鹃，也就是100多萬個烘浦。
? ? ? 量子計算，會隨著量子比特增加萍鲸，呈幾何級數(shù)增長闷叉。比如我們想從100萬個不同比特信息中找到我們想要的一個，量子計算機不會像經(jīng)典計算機一樣逐個檢索猿推，而是同時檢索100萬個答案片习。只要設(shè)定一下條件，計算機可以在一秒內(nèi)找到這個比特信息蹬叭。
? ? ? 這就是在5月3日我國宣布研發(fā)成功的量子計算機的計算能力。因為我國科學(xué)家状知，實現(xiàn)了10對糾纏狀態(tài)下的量子計算秽五，10對——20個量子，在計算中就是20個量子比特饥悴。
? ? ? 想要判斷量子計算到底牛不牛坦喘，學(xué)術(shù)界有三個達(dá)成共識的指標(biāo)性節(jié)點：計算能力超越早期經(jīng)典計算機是第一步盲再，再是超越我們使用的個人電腦，最后是超越超級計算機瓣铣。
? ? ? 我國科學(xué)家在全球率先完成了最困難的第一步答朋。
? ? ? 量子計算機離我們已經(jīng)如此之近。
? ? ? 量子力學(xué)理論從量子一詞誕生棠笑，到今天有117年的歷史梦碗。量子力學(xué)已讓我們的生活翻天覆地。隨著對于量子力學(xué)研究的深入蓖救，實用化的量子產(chǎn)品終將迎來井噴的一天洪规。
? ? ? 波爾說：“如果誰不曾對量子論感到震驚，他就根本沒有理解它循捺≌独”
? ? ? 我們對于量子的無知，就像300多年前从橘，人類對于光的無知一樣念赶。人類探索量子世界秘密的過程，智慧之花也在悄然綻放恰力。
? ? ? 也許叉谜，在未來的某一天，人類完全理解了量子的世界牺勾，才發(fā)現(xiàn)量子力學(xué)這門超現(xiàn)代科學(xué)本身正罢，正是生命古老的事實。
量子力學(xué)極簡史
? ? ? ? 由伽利略和牛頓等人于17世紀(jì)創(chuàng)立的經(jīng)典物理學(xué)驻民，經(jīng)過18世紀(jì)在各個基礎(chǔ)部門的拓展翻具，到19世紀(jì)得到了全面、系統(tǒng)和迅速的發(fā)展回还，達(dá)到了它輝煌的頂峰裆泳。到19世紀(jì)末，已建成了一個包括力柠硕、熱工禾、聲、光蝗柔、電諸學(xué)科在內(nèi)的闻葵、宏偉完整的理論體系。
? ? ? 經(jīng)典力學(xué)癣丧、經(jīng)典電動力學(xué)槽畔、經(jīng)典熱力學(xué)和統(tǒng)計力學(xué)形成了物理世界的三大支柱。它們緊緊地結(jié)合在一塊兒胁编，構(gòu)筑起了一座華麗而雄偉的殿堂厢钧。
? ? ? ? 人們也許終于可以相信鳞尔，上帝造物的奧秘被他們所完全掌握了，再沒有遺漏的地方早直。
? ? ? ? 物理學(xué)家們開始相信寥假，這個世界所有的基本原理都已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)了，物理學(xué)已經(jīng)盡善盡美霞扬，它走到了自己的極限和盡頭糕韧，再也不可能有任何突破性的進展了。著名的科學(xué)家基爾霍夫說：“物理學(xué)的未來祥得，將只有在小數(shù)點第六位后面去尋找”兔沃。普朗克的導(dǎo)師甚至勸他不要再浪費時間去研究這個已經(jīng)高度成熟的體系。
? ? ? ? 19世紀(jì)的最后一天级及，歐洲著名的科學(xué)家歡聚一堂乒疏。會上，英國著名物理學(xué)家湯姆生（即開爾文男爵）發(fā)表了新年祝詞饮焦。他在回顧物理學(xué)所取得的偉大成就時說怕吴，物理大廈已經(jīng)落成，所剩只是一些修飾工作县踢。
? ? ? ? 同時转绷，他在展望20世紀(jì)物理學(xué)前景時，卻若有所思地講道：“在物理學(xué)的美麗而晴朗的天空卻被兩朵烏云籠罩著硼啤∫榫”
? ? ? ? 這令人不安的烏云，一朵是以太漂移實驗的否定結(jié)果谴返，另一朵是黑體輻射的紫外災(zāi)難煞肾。
? ? ? ? 從第一朵烏云中降生了相對論，緊接著從第二朵烏云中降生了量子論嗓袱。經(jīng)典物理學(xué)的大廈被徹底動搖籍救。
實際上“烏云”不止這兩朵，還包括：
? ? ? ? 1895年渠抹，倫琴(Wilhelm Konrad Rontgen)發(fā)現(xiàn)了X射線蝙昙。
? ? ? ? 1896年，貝克勒爾(Antoine Herni Becquerel)發(fā)現(xiàn)了鈾元素的放射現(xiàn)象梧却。
? ? ? ? 1897年奇颠，居里夫人(Marie Curie)和她的丈夫皮埃爾·居里研究了放射性，并發(fā)現(xiàn)了更多的放射性元素：釷放航、釙大刊、鐳。
? ? ? ? 1897年三椿，J.J.湯姆遜(Joseph John Thomson)在研究了陰極射線后認(rèn)為它是一種帶負(fù)電的粒子流缺菌。電子被發(fā)現(xiàn)了。
? ? ? ? 1899年搜锰，盧瑟福(Ernest Rutherford)發(fā)現(xiàn)了元素的嬗變現(xiàn)象伴郁。
? ? ? ? 就是這幾朵烏云帶來了一場震撼整個物理學(xué)界的革命風(fēng)暴，導(dǎo)致了現(xiàn)代物理學(xué)的誕生蛋叼。
? ? ? ? 為解決黑體輻射問題焊傅，1900年12月14日，普朗克沖破經(jīng)典物理機械論的束縛狈涮，提出了量子論狐胎，標(biāo)志著人類對量子認(rèn)識的開始。這一天也就成為了量子力學(xué)的誕辰歌馍。
? ? ? ? 接著1905年握巢，愛因斯坦受普朗克量子化的思想啟發(fā)，引進光量子(光子)的概念松却，成功地解釋了光電效應(yīng)暴浦。1905年被稱為科學(xué)史上的奇跡年，愛因斯坦在這一年發(fā)表了6篇論文晓锻，3月18日歌焦，發(fā)表了剛才提到的關(guān)于光電效應(yīng)的文章，成為了量子論的奠基石之一砚哆，他也為此獲得了諾貝爾獎独撇。4月30日，發(fā)表了關(guān)于測量分子大小的論文躁锁，這位他贏得了博士學(xué)位纷铣。5月11和12月19日，兩篇關(guān)于布朗運動的論文灿里，成了分子論的里程碑关炼。6月30日，發(fā)表題為《論運動物體的電動力學(xué)》的論文匣吊，這個不起眼的題目后來被加上了一個如雷貫耳的名稱儒拂，叫做“狹義相對論”。9月27日色鸳，發(fā)表了關(guān)于物體慣性和能量的關(guān)系社痛，這是狹義相對論的進一步說明，并且在其中提出了著名的質(zhì)能方程E=MC^2命雀。單單這一年的工作蒜哀，便至少配得3個諾貝爾獎。
? ? ? ? 1913年吏砂，玻爾在盧瑟福有核原子模型的基礎(chǔ)上建立起原子的量子理論撵儿。玻爾是個看上去沉默駑鈍的人乘客，可是重劍無鋒，大巧不工淀歇，在他一生中幾乎沒有輸過哪一場認(rèn)真的辯論易核。可見波爾是個十分厲害的人浪默，他于1922年獲得諾貝爾獎牡直，他的小兒子在1975年在量子力學(xué)領(lǐng)域獲得諾貝爾獎，他的學(xué)生海森堡纳决，泡利碰逸，狄拉克、朗道獲得諾貝爾獎阔加。
? ? ? ? 在人們認(rèn)識到光具有波動和微粒的二象性之后饵史，為了解釋一些經(jīng)典理論無法解釋的現(xiàn)象，法國物理學(xué)家德布羅意于1923年提出了物質(zhì)波這一概念掸哑。認(rèn)為一切微觀粒子均伴隨著一個波约急，這就是所謂的德布羅意波。德布羅意可以說是一個奇才苗分，本來是個研究歐洲歷史的厌蔽，半路出家學(xué)了物理。德布羅意在他五年的研究生生涯幾乎一無事成摔癣，他的博士論文也就一頁多一點奴饮，他的導(dǎo)師朗之萬拿著他的博士論文不知怎么辦，就寄給了愛因斯坦择浊，愛因斯坦拿著德布羅意的論文決定很有意思戴卜，于是德布羅意就順利拿到了博士學(xué)位。
? ? ? ? 薛定諤看到德布羅意的關(guān)于物質(zhì)波的博士論文琢岩，從中受到啟發(fā)投剥。將電子的運動看作是波動的結(jié)果，其運動的方程應(yīng)該是波動方程担孔，方程決定著電子的波動屬性江锨。1926年薛定諤連續(xù)發(fā)表了4篇關(guān)于量子力學(xué)的論文，標(biāo)志著波動力學(xué)的建立糕篇。然而薛定諤并不能指出波動方程的具體含義啄育，而是由玻恩指出薛定諤的波函數(shù)是一種概率的振幅，它的模的平方對應(yīng)于側(cè)到的電子的概率的分布拌消。二戰(zhàn)是納粹迫害猶太人挑豌，薛定諤向美國遞交移民申請卻沒通過，作為一個諾貝爾獎得主卻被美國拒之門外，大家一定感動很奇怪氓英。這是因為薛定諤道德上有問題侯勉，他有不少情婦，還有好幾個私生子债蓝。
? ? ? 第一個提出完整的量子力學(xué)理論的壳鹤，是德國物理學(xué)家海森堡。海森堡從粒子的角度出發(fā)饰迹，在玻恩和約爾當(dāng)?shù)膸椭拢Ｉぞ仃嚵W(xué)的相關(guān)理論余舶。
? ? ? ? 雖然海森堡的矩陣力學(xué)和薛定諤的波動力學(xué)出發(fā)點不同啊鸭，從不同的思想發(fā)展而來，但它們解決同一問題是得到的結(jié)果確實一樣的匿值。兩種體系的等價性的赠制。
? ? ? ? 由于海森堡和薛定諤在量子力學(xué)建立開創(chuàng)性的工作，他們分別獲得了1932年挟憔、1933年的諾貝爾物理學(xué)獎钟些。
? ? ? ? 1928年狄拉克提出相對量子力學(xué)，使量子力學(xué)和相對論結(jié)合起來绊谭。狄拉克是個沉默寡言政恍，喜好孤獨，淡泊名利的人达传。有一次狄拉克在某大學(xué)演講篙耗，講完后一個觀眾起來說：“狄拉克教授，我不明白你那個公式是如何推導(dǎo)出來的宪赶∽谕洌”狄拉克看著他久久地不說話，主持人不得不提醒他搂妻，他還沒有回答問題蒙保。“回答什么問題欲主？”狄拉克奇怪地說邓厕，“他剛剛說的是一個陳述句，不是一個疑問句岛蚤∫乩辏”
? ? ? ? 1925年，泡利提出不相容原理涤妒。
? ? ? ? 1927年单雾，海森堡提出不確定性原理。量子力學(xué)到此可以說是基本的框架已經(jīng)建立。
? ? ? ? 在量子力學(xué)誕生之初著名的物理學(xué)家波爾茲曼就因為不能就是經(jīng)典物理學(xué)的局限性硅堆，在1906年選擇了自殺屿储。1934年，荷蘭物理學(xué)家埃倫菲斯特因感覺在量子力學(xué)里力不從心而結(jié)束了自己的生命渐逃。
? ? ? ? 量子力學(xué)的創(chuàng)始人愛因斯坦够掠，德布羅意，薛定諤因不能接受量子力學(xué)太多的概率成分和不確定因素茄菊，而站到了量子力學(xué)的對立面疯潭。于是形成了以愛因斯坦為首反對派和以波爾為首的擁護派兩大陣營。他們開始了長久的論證面殖。1935年竖哩，薛定諤提出了著名的薛定諤貓，愛因斯坦提出EPR佯謬脊僚。
