串聯(lián)量子力學(xué)（通俗嚴(yán)謹(jǐn)版）

1.宏觀和微觀世界的分界線(xiàn):原子

量子力學(xué)研究的是微觀世界的物理現(xiàn)象

微觀和宏觀世界的物理原則完全不同

電子繞原子核運(yùn)動(dòng)的軌跡完全不能預(yù)測(cè)，電子下一秒在哪里，和初始狀態(tài)不是線(xiàn)性關(guān)系，但可以用統(tǒng)計(jì)學(xué)描述電子可能的分布區(qū)域

所以說(shuō)，上帝擲骰子嗎？這是個(gè)問(wèn)題

2.量子是什么

一個(gè)現(xiàn)象的分析:熱水放涼

熱水分子運(yùn)動(dòng)更加激烈，熱水分子撞擊空氣分子，將動(dòng)能傳遞給空氣分子

所以，能量傳遞，靠的是分子間的相互作用

宏觀世界里，溫度降低是連續(xù)的，也就是說(shuō)，能量傳遞是連續(xù)的。

但微觀世界里，能量降低是間斷的。是依靠基本粒子相互交換來(lái)實(shí)現(xiàn)的，比如光子。

基本粒子是不可再分的最小的粒子。

一個(gè)光子攜帶的能量，是微觀世界傳遞過(guò)程中的最小單位。假設(shè)一個(gè)光子攜帶能量為A，那么只存在整數(shù)倍A的能量，而1A是最小的能量，這就是能量量子化

量子:不可再分的基本單位。

反過(guò)來(lái)說(shuō)，不可再分的概念，就可以被稱(chēng)為量子化。比如光子。

3.量子疊加和量子糾纏

前提:微觀粒子的呈現(xiàn)狀態(tài)是波

和宏觀中的水波聲波不同。微觀中波的尺度無(wú)限遠(yuǎn)，波的能量聚集在某個(gè)固定的空間尺度上，形成波包。

波包越聚集，越像粒子。越分散，越像波。

測(cè)不準(zhǔn)原理:

所以海森堡說(shuō):粒子的位置和動(dòng)量信息不能同時(shí)測(cè)量精確。

但測(cè)不準(zhǔn)原理的本質(zhì)，是因?yàn)槲⒂^粒子的本質(zhì)屬性，而不是測(cè)量手段。

量子疊加:也就是態(tài)疊加。測(cè)量之前，這條波處于共同疊加態(tài)，而測(cè)量就必須發(fā)出能量來(lái)作用于這個(gè)波，導(dǎo)致疊加態(tài)消失，出現(xiàn)兩個(gè)確定的波，看起來(lái)就像是兩個(gè)確定的粒子無(wú)視空間距離，同時(shí)作用，這就是糾纏粒子。

但其實(shí)可以這么看:糾纏粒子之間是同一個(gè)粒子，測(cè)量其中一個(gè)，也就是測(cè)量了另一個(gè)。

為什么微觀世界中十分常見(jiàn)的量子疊加，在宏觀世界中見(jiàn)不到？

其實(shí)量子疊加才是宇宙中最普遍最正常的現(xiàn)象，但因?yàn)槲覀兩钤诏B加態(tài)已經(jīng)坍塌的宏觀世界。以及基于宏觀條件下推出的牛頓定律是先入為主的。所以我們認(rèn)為非疊加態(tài)才是正常的。

而宏觀狀態(tài)的疊加態(tài)坍塌，是因?yàn)楹暧^物質(zhì)的單位都很大，更容易受到干擾，比如無(wú)處不在的光子。

比分子再大一點(diǎn)的物質(zhì)，必然遭受其他粒子的干擾。從而疊加態(tài)消失。

4.量子通信:

一個(gè)光子是不可再分的。一旦測(cè)量，就會(huì)導(dǎo)致疊加態(tài)消失所以單個(gè)光子不可克隆。

現(xiàn)代的量子通信利用了單光子不可克隆原理。

也就是一旦竊聽(tīng)，就會(huì)導(dǎo)致光子坍塌，就會(huì)被發(fā)現(xiàn)。

量子通信可以做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)竊聽(tīng)行為，從而及時(shí)止損。

反思和總結(jié):

1.宏觀世界和微觀世界遵守的物理原則完全不同。

那么造成這種迥然不同的原因是什么？微觀是如何過(guò)渡到宏觀世界的？不可預(yù)測(cè)到可預(yù)測(cè)的原因是什么？

2.微觀狀態(tài)的疊加狀態(tài)才是最常見(jiàn)的。

3.量子是微觀世界中不可再分的粒子的統(tǒng)稱(chēng)。

4.觀測(cè)會(huì)導(dǎo)致疊加態(tài)的坍塌，從而出現(xiàn)粒子的確定狀態(tài)。