曾經(jīng)有一段時間项栏，網(wǎng)上有非常多的“量子產(chǎn)品”彬伦，什么量子水、量子眼鏡虐拓、量子手機(jī)膜……各種“量子”概念層出不窮心俗，給人一種非常高大上的感覺，但是讓他們詳細(xì)說說這個“量子”產(chǎn)品和普通產(chǎn)品有什么不同蓉驹，他們也說不出一個所以然來城榛。反正對于一些人來說，“量子”這個概念的就是高級态兴，帶有“量子”前綴的概念就是好狠持。
很多商家為商品增加“量子”的前綴，就是為了迎合大眾對于高級但不甚理解的概念的盲目崇拜瞻润。還有很多電影喘垂，在遇到?jīng)]有辦法解釋的現(xiàn)象的時候，總是喜歡把原因推到量子力學(xué)的頭上绍撞，這也就是網(wǎng)友所說的“遇事不決正勒，量子力學(xué)”。
那量子力學(xué)到底是什么傻铣？這本由華中科技大學(xué)出版社出版的《量子物理學(xué)》就是一本非常好的科普讀物章贞。
《量子物理學(xué)》的作者邁克爾·G.雷默，是美國物理學(xué)會會士非洲，美國光學(xué)學(xué)會會士鸭限，美國俄勒岡大學(xué)物理學(xué)教授，主攻量子力學(xué)方向两踏，是量子力學(xué)方面的頂尖專家败京。
接下來就讓我們跟隨書本，揭開量子物理學(xué)的神秘面紗缆瓣。
一喧枷、量子力學(xué)是物理學(xué)的分支虹统，用來解釋微觀世界
說到物理學(xué)弓坞，大家應(yīng)該都會想到牛頓隧甚，他搭建的經(jīng)典力學(xué)體系解釋了宏觀世界，也就是我們可以看到的世界渡冻∑莅猓可以說有了經(jīng)典物理體系，我們就可以預(yù)測許多將要發(fā)生的事情族吻。
比如我們知道一輛車的起點(diǎn)帽借、目的地、路線和限速超歌，我們就可以大概估算車到達(dá)目的地需要多少時間砍艾。可以說在經(jīng)典物理的體系中巍举，這個世界是確定的脆荷，只要你知道一些特定的因素，你就可以精準(zhǔn)地預(yù)測未來懊悯。
但是在微觀世界則不是這樣蜓谋。
我們都知道原子是組成這個世界的基本微粒之一，而原子由原子核和電子構(gòu)成炭分。最小的氫原子直徑大概是0.1納米桃焕，但如果將這個氫原子比喻成一個足球場的話，氫原子核的大小就相當(dāng)于足球場中的一個硬幣捧毛。但氫原子的質(zhì)量主要就集中在這個原子核上观堂。
電子則更小，如果氫原子核是一個足球場岖妄，那電子就相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的粗細(xì)型将。它們的質(zhì)量更輕，并環(huán)繞在原子核的周圍荐虐。
人們曾經(jīng)以為電子就像行星環(huán)繞恒星一樣七兜，有序、有軌道地環(huán)繞在原子核的周圍福扬，但其實(shí)這種認(rèn)知并不正確腕铸。
電子其實(shí)是隨機(jī)地出現(xiàn)在原子核周圍的不同位置，這種隨機(jī)地出現(xiàn)并沒有特定的軌跡铛碑，這一瞬間是在你的面前狠裹，下一瞬間可能在你十米外地地方，再下一瞬間可能就出現(xiàn)在你的背后汽烦。這種隨機(jī)性就是微觀粒子的特性涛菠，也是量子物理學(xué)的基礎(chǔ)。
二、量子力學(xué)的特點(diǎn)是隨機(jī)俗冻，只能確定開始與結(jié)果
不少了解過量子力學(xué)的朋友一定聽說過“薛定諤的貓”礁叔。這是量子物理學(xué)家薛定諤為了從一個宏觀的角度來解釋量子力學(xué)的現(xiàn)象所創(chuàng)造的物理模型：如果將貓放在一個不透明的盒子里，盒子里放上一觸碰就會放出劇毒物質(zhì)的裝置迄薄，然后將盒子蓋上琅关，我們就無法確定盒子里的貓這一秒是生是死，除非打開盒子看一眼讥蔽。
在盒子還蓋上的時候涣易，貓是“生和死”的疊加態(tài)，也就是說貓是既生又死的冶伞，兩種狀態(tài)同時出現(xiàn)在貓的身上新症；而當(dāng)盒子打開之后，這種疊加態(tài)會變?yōu)橐环N“生或死”的本征態(tài)响禽。這個觀察的過程在微觀世界被稱為“波函數(shù)坍縮”账劲。
這種“疊加態(tài)”在宏觀世界是不可能存在的，畢竟不可能會出現(xiàn)一只“既生又死”的貓金抡。在宏觀世界瀑焦，生就是生，死就是死梗肝；但是在微觀世界榛瓮，一個粒子的狀態(tài)是隨機(jī)的，只有在觀測的那一瞬間巫击，這個粒子的狀態(tài)才被決定禀晓，是決定，而不是發(fā)現(xiàn)坝锰，說明人類的觀測會影響事件的結(jié)果粹懒。
書中記錄了一個非常有趣的實(shí)驗(yàn)來證實(shí)這一點(diǎn)：將電子像彈珠游戲一樣，從一個位置發(fā)射出來顷级，并最后觀察它落在了哪個位置凫乖。如果是現(xiàn)實(shí)生活中的彈珠游戲，那么彈珠落在“山羊”與“汽車”之上的概率各為50%弓颈。
但是將彈珠換成電子之后帽芽，不知為何，電子總會100%地落到“山羊”上翔冀。因?yàn)楹闷娴冀郑茖W(xué)家將一塊擋板換成了彈簧裝置，讓電子落在上面之后纤子，彈簧裝置就會發(fā)熱搬瑰，以此來確定電子的軌跡款票。神奇的是，換成彈簧裝置之后泽论，電子落在“山羊”和“汽車”上的概率變成了各為50%徽职。
三、量子可能性在時空中的振動實(shí)際上就和波類似
當(dāng)你將一塊石頭丟進(jìn)平靜的湖面佩厚，湖面蕩起的一圈圈的波紋，就是由水上下振動而產(chǎn)生的说订，這也就是物理學(xué)中所說的“波”抄瓦。
而當(dāng)你朝湖面里丟進(jìn)兩塊石頭，兩塊石頭產(chǎn)生的波紋相互疊加陶冷，從而產(chǎn)生新的波紋钙姊，這就是波的干涉。如果兩個波的疊加使水振蕩的幅度更大埂伦，那這種強(qiáng)化效應(yīng)就被稱為相長干涉煞额；如果兩個波的疊加使水振蕩的幅度減小，那就是相消干涉沾谜。
就像那一束每天早上照在我們臉上的光膊毁，就是一串電磁波，我們看這束光像是一條直線基跑，但是它的本質(zhì)是波動前進(jìn)的婚温，且不是一個方向的波動，而是無數(shù)波的組合媳否，物理學(xué)的概念叫做不同方向的“偏振”栅螟。人們現(xiàn)在看到的3D電影，就是用眼鏡擋住其他方向的光源篱竭，只讓特定方向的偏振光進(jìn)入我們的眼睛力图，從而產(chǎn)生立體的效果。
從微觀角度來看掺逼，所有的事物都可以被分解為一份一份更小的粒子吃媒，而光的最小份被稱為“光子”。所以光到底是粒子還是波呢吕喘？科學(xué)家們將光這種既是粒子晓折，又有波的特征的現(xiàn)象，稱為“波粒二象性”兽泄。
這種現(xiàn)象在書本中又有更準(zhǔn)確的解釋：量子可能性在時空中的振動實(shí)際上就和波類似漓概。而這種可能性被物理學(xué)家薛定諤稱為“psi”，是一個用于描述量子在時空中運(yùn)動過程的物理量病梢，而這個物理量是一個波函數(shù)胃珍，它決定了在某個地點(diǎn)發(fā)現(xiàn)粒子以某個速度移動的概率梁肿。
這是一個非常抽象的概念，相當(dāng)于某個粒子隨時有可能以某個速度出現(xiàn)在你的周圍觅彰，而這一切只是一個概率性的問題吩蔑。
寫在最后
網(wǎng)絡(luò)上有非常多關(guān)于量子力學(xué)的視頻、科普填抬，但是許多都大同小異烛芬，甚至有些為了博人眼球而以訛傳訛，將量子力學(xué)神化飒责、玄學(xué)化赘娄，這些都遠(yuǎn)離了科普的初衷，轉(zhuǎn)而為流量服務(wù)宏蛉。
《量子物理學(xué)》是一本非城簿剩基礎(chǔ)的科普讀物，用讓人最容易理解的語言解釋了量子物理這一門高深的學(xué)科拾并，讓我們不僅僅是知道這門學(xué)科揍堰，也讓這門學(xué)科不再那么神秘。
希望有越來越多的人可以喜歡這類基礎(chǔ)學(xué)科嗅义，也希望有更多人可以用心將一門真正有深度屏歹、有內(nèi)涵的學(xué)科，科普給更多需要和感興趣的人之碗。
