首先要說的，量子力學為什么存在？就像牛頓為什么發(fā)現(xiàn)萬有引力呢？量子力學的起源。源于我們很熟悉的一個物理問題---光是波，還是粒子。這個問題斷斷續(xù)續(xù)的持續(xù)了幾百年的紛爭。

最早的科學家。可能要追述到亞里士多德的年代。那時的人們認為，能看見東西是因為眼睛發(fā)出了光，才能看見。但是人們很快發(fā)現(xiàn)。為什么。晚上看不見呢？后來才慢慢意識到，是光線進入了眼睛，才讓人們能看得到物體。那么光究竟是粒子？還是波呢？赫茲做的實驗。證明了電磁波的存在，證明了麥克斯韋的正確與偉大。似乎證明了光其實是一種電磁波的存在。具體的實驗似乎是赫茲在房間的一角制造了電磁波。然后在另一角的實驗儀器上面檢測到了電火花。

然而。光電效應(yīng)的現(xiàn)象。卻又讓人們只能把光當成一種粒子來對待：光電效應(yīng)指的是，光照在金屬上面，會打出電子。然而人們發(fā)現(xiàn)奇怪的是，光打出的電子的能量高低，和光的強度無關(guān)，而與光的頻率有關(guān)。而打出電子數(shù)目的多少，與光的強度有關(guān)，而與能量無關(guān)。我們來設(shè)想一下。如果是一個連續(xù)的現(xiàn)象。即光是一個波打在金屬上。那么波的振幅，即強度，無疑決定了打出電子的強度，而波的頻率應(yīng)當決定了打出的電子的數(shù)目。然而恰恰相反的現(xiàn)象發(fā)生了。

后來愛因斯坦看到普朗克的公式，ε=hν時，其中v是輻射電磁波的頻率，h=6.62559*10^-34Js，即普朗克常數(shù)。猛然發(fā)現(xiàn)，如果把光當做粒子來看待，這個現(xiàn)象就完美的解釋了。當做為粒子的光的頻率高時。其能量也高。從而打出更高能量的電子。當打向金屬的光子數(shù)目多。即光的強度高時。能夠打出更多數(shù)目的光子。而證明光究竟是粒子。還是波的爭論從牛頓和胡適。一直延續(xù)了幾百年。漸漸地人們把目光轉(zhuǎn)移到另一種微粒上面----電子

電子

首先介紹一下發(fā)現(xiàn)電子的人---J·J·湯姆森。提出了電子是分布在正電的海中的“葡萄干布丁”原子模型，即原子核像一個大蛋糕，電子就像葡萄干鑲嵌在這個蛋糕上。后來盧瑟福提出了行星模型，即很多人認為的，原子核像一個太陽，核外電子像行星一樣。依據(jù)自身不同的能量，在不同的軌道上面繞著原子核旋轉(zhuǎn)。然而，滿足行星模型的前提條件是--電子，真的是一個像行星一樣的粒子才行。然而電子的雙縫干涉實驗似乎告訴我們電子其實是一個波，因為只有一個波才能產(chǎn)生干涉條紋。然而α粒子散射實驗似乎又告訴我們其實電子是一個粒子。

再后來，出現(xiàn)了無數(shù)的科學家。德布羅意，海森堡，馮諾依曼，薛定諤，玻爾，玻恩，等等。他們最后得出的結(jié)論是---電子當你不去觀測他的時候，他是以概率云的形式，出現(xiàn)在一個原子核的周圍。而當你觀測他的時候。電子迅速坍縮成為一個粒子。觀測，就是量子力學的一種解釋的主題。

測不準原理

這一段跟大家講一下所謂的測不準原理，最有名的是動量和位置方差之間的關(guān)系，當然還有很多組，比如能量和時間等等，這個都不提了。動量和方差的測不準原理的公式：△x△p≥?/2（?=h/2π），△x、△p分別指測量位置與測量動量的標準差，h指的是普朗克常數(shù)。也就是說，如果你想準確的測量一個東西，比如我想把位置的概率精確到1.那么此時位置的方差為0，那么根據(jù)公式，此時動量的方差趨近于無窮大。也就是說，此時無論怎樣，你都測不出來他的動量，誤差永遠是無窮大。換一句話說，當你把他的位置精確到一個點，那么一個電子的動量就不再有意義。也就是說。此時這個電子，不再具有動量這個屬性。這就是，很多人聽說過的，一個粒子，你永遠要么知道他的位置，要么知道他的速度，永遠不可能二者都知道。

電子的雙縫干涉實驗

在高中大家都可能做過雙縫干涉的實驗。不僅僅是光能夠做，其實一個電子，說的是單獨的一個電子，他也可以做雙縫干涉實驗，也會產(chǎn)生干涉條紋。之所以說電子是一個波，就是因為，如果只有一個電子，他要么經(jīng)過左邊的縫，要么經(jīng)過右邊的縫，怎么可能產(chǎn)生干涉呢？然而事實，一個電子依然會產(chǎn)生干涉條紋，這也從側(cè)面說明了物質(zhì)的波粒二象性。

然而，如果有人非要說這個電子究竟是通過了左邊的縫隙還是右邊的縫隙？那么很簡單，我們可以在雙縫上裝一個儀器，完全可以檢測這個電子從哪邊通過。沒錯！就像你們猜測的那樣，在雙縫上面安裝一個儀器可以顯示電子從哪邊經(jīng)過時，干涉條紋消失了！此時只有熒光屏上面一個亮點的存在，這個現(xiàn)象說明，當你觀測他的時候，他就不再是一個波，而坍縮成一個粒子了?？吹竭@里對于怎么定義所謂的觀測，完全理不出頭緒，其實，這個在科學界真的沒有定論！難道觀測不需要人也可以導(dǎo)致粒子的坍縮？用儀器也可以導(dǎo)致粒子的坍縮？那么，人和機器的區(qū)別在哪里？

哥本哈根解釋中（最主流的量子力學解釋），告訴我們，儀器的確導(dǎo)致了粒子的坍縮。然而，如果儀器記錄了電子通過的位置，此時電子不再是既通過左邊，又通過右邊的疊加態(tài)。

電子坍縮成了粒子，開始聽了經(jīng)典物理的話。然而，這種不確定性，轉(zhuǎn)移給了這臺儀器。也就是說，在人們觀測這臺儀器之前，這臺儀器處于指向左邊和指向右邊的疊加態(tài)。知道有一個人去觀測這臺儀器。他才坍縮為一個具體的指向。這不是神學，如果你的頭大了，那么說明，你真的讀懂一部分了。好了，大家如果理解了觀測和坍縮的關(guān)系，我們可以跳進一個神奇的盒子了---薛定諤的貓。

薛定諤的貓

這個實驗大家應(yīng)該已經(jīng)很熟悉了，“薛定諤的貓”是由奧地利物理學家薛定諤于1935年提出的有關(guān)貓生死疊加的著名思想實驗，我們把一只貓，放到一個盒子里面，盒子里面有一個裝有***的瓶子，這個裝有***的瓶子由一個任何時刻都有百分之五十概率衰變的粒子所控制，當原子衰變時，***瓶破裂，放出***，殺死這只貓。此時對于我們?nèi)祟悂碚f，在不打開這個盒子之前，整個系統(tǒng)則一直保持不確定性的波態(tài)，誰也不知道這只貓是死的還是活的，于是這只就貓?zhí)幱谏乐g，生與死的疊加態(tài)，直到有人打開這個蓋子來看這只貓，（沒錯！這就是一個觀測行為），這只貓再按概率，坍縮為一只活貓，或者一只死貓。

看到這里，有人會說這是一個悖論，其實這只貓要么是活著，要么是死了，只不過我們不知道而已，然而，事實并不是這樣的，按照量子力學的規(guī)律，這只貓的確是處于生和死的疊加態(tài)，我們只有在揭開蓋子的一瞬間，才能確切地知道貓是死是活，這正是這個實驗的恐怖之處。

超距傳輸概念-量子糾纏

下面介紹一下量子中的超距傳輸概念，也就是所謂的，不遵循光速不可超越的一個概念，也就是擊破了貝爾不等式，擊碎了愛因斯坦的堅持的一個實驗。我們假設(shè)，一個大的粒子，由兩個小的粒子組成。在某時某刻，這個粒子突然分裂成兩個小的粒子，根據(jù)動量守恒定律，這兩個粒子，如果一個向左旋，那么另一個一定向右旋。然而在我們不去觀測的時候，這兩個粒子都處于向左旋和向右旋的疊加態(tài)。

這時，我們假設(shè)讓這兩個粒子慢慢飛行，一個飛行到宇宙這一頭，一個飛行到宇宙的那一頭。于是，這兩個粒子漸漸地相距幾十億光年，上百億光年，此時，如果我們突然觀測其中一個粒子，假設(shè)得出的結(jié)果是向左旋。那么另一個粒子也會在同樣的時刻，無需觀測，自動坍縮，并且向右旋轉(zhuǎn)。對，沒錯，不需要傳播時間，是完全同時發(fā)生。正是這個情況證偽了貝爾不等式，從而證明了，量子的行為，是隨機的，并不是存在一個擾動而我們觀測不到導(dǎo)致量子產(chǎn)生了類似隨機的情況。這就是量子中的超距情況。

所謂的哥本哈根解釋。大家要明白的一個重點在于，量子論的中心在于疊加。電子，光子都是波和粒子的疊加態(tài)。薛定諤那只可憐的貓是生和死的疊加態(tài)。我們要拋棄的一個觀念是，一個事物一定具有一個固定的狀態(tài)，要么是這個要么是那個。這樣的想法一定要拋棄，因為，這個世界，本身就是各態(tài)的疊加。只是宏觀坍縮了而已。

最后給看過的人留一句玻爾（以上所有理論的創(chuàng)始人）的名言：“誰要是第一次聽到量子理論時沒有發(fā)火，那他一定沒聽懂?！?/p>