導(dǎo)讀：量子力學(xué)的本質(zhì)是什么，你思考過嗎？

有人認(rèn)為，個(gè)量子力學(xué)的本質(zhì)就是不確定性，一切都是隨機(jī)偶然的，也可以理解為微觀粒子具有波粒二象性，一切都只能用波函數(shù)來表達(dá)，我們永遠(yuǎn)無法同時(shí)準(zhǔn)確測量微觀粒子的位置和動(dòng)量！

而量子力學(xué)中的其他詭異現(xiàn)象都可以用不確定性解釋，比如量子糾纏，量子隧穿，疊加態(tài)等，都是不確定性的延伸！比如說原子核外的電子，很多人認(rèn)為電子就像地球圍繞太陽旋轉(zhuǎn)一樣圍繞著原子核旋轉(zhuǎn)，實(shí)際上遠(yuǎn)不是這樣，電子并不是圍繞原子核旋轉(zhuǎn)，而是非常隨機(jī)地出現(xiàn)在原子核外層軌道上（電子躍遷），只不過由于存在最小的能量單位光量子，電子躍遷并不是連續(xù)的！

同時(shí)，量子世界的這種不確定性實(shí)際上也會(huì)出現(xiàn)在宏觀世界，因?yàn)楹暧^世界的一切都是由微觀粒子構(gòu)成，而宏觀與微觀本來也沒有明確的分界線，就好像大和小沒有明確的分界線一樣！

只不過，宏觀世界的不確定性太不明顯了，基本上都以確定的例粒子性表現(xiàn)出來，而波動(dòng)性可以忽略不計(jì)，所以我們感受到宏觀世界是確定的！

量子力學(xué)的本質(zhì)是不確定性嗎？( 文章閱讀網(wǎng)：www.sanwen.net )

正文內(nèi)容【摘自《見微知著》】：

量子力學(xué)，它是如此反直覺，以至于只能用數(shù)學(xué)的語言才能準(zhǔn)確地描述它。量子力學(xué)中詭異、甚至反直覺的要素，因何而產(chǎn)生。

在量子力學(xué)領(lǐng)域，物理學(xué)家已經(jīng)習(xí)慣用“概率”來描述現(xiàn)象，但概率難道不是體現(xiàn)了我們對(duì)研究對(duì)象了解得還不完全嗎？什么是概率？

不管你們承不承認(rèn)，其實(shí)量子力學(xué)的概率，和現(xiàn)實(shí)宏觀中的概率本質(zhì)是一樣樣的。就好像現(xiàn)實(shí)中的人，我們經(jīng)常問：“你相信緣分嗎？”

“緣分”這個(gè)詞，一點(diǎn)也不神秘。你出現(xiàn)在這個(gè)世界上，那么你遇到任何人的邏輯，本來就包含在這個(gè)世界的所有相遇可能性邏輯之中了。重點(diǎn)是你會(huì)把這樣的情況，說成是偶然還是必然？偶然還是必然！各位，我其實(shí)很多次在我的作品中強(qiáng)調(diào)這個(gè)觀點(diǎn)了。所有量子力學(xué)的奇異性，就在于你如何去理解這個(gè)問題。

量子力學(xué)的本質(zhì)是不確定性嗎？

一點(diǎn)也沒有錯(cuò)，粒子與粒子的相遇，碰撞，和人與人，人與石頭的遇到和碰撞有什么本質(zhì)的區(qū)別？沒有！都是概率！

世界是確定的，量子力學(xué)也是確定的。但世界不會(huì)以單一的狀態(tài)來顯示它的確定性，至少我們看到的是這樣的。所以有不確定性原理，波粒二象性，宇稱不守恒，真空極化等等物理現(xiàn)象。

還記得我在本書開篇講的那個(gè)案例嗎？要在1分鐘內(nèi)知道中國現(xiàn)在有多少人活著的問題。問你，你肯定不知道。但有人知道。現(xiàn)在不知道，將來技術(shù)手段也能知道。你只知道，你們班有多少人，但你的校長，知道這個(gè)學(xué)校多少人？這就是區(qū)別。去看看最強(qiáng)大腦，你就知道了。你不知道，你認(rèn)為不可能的事情，有人可以做到。因?yàn)橐磺杏雄E可循！

數(shù)學(xué)是宇宙的語言，我贊同這句話。那么這種語言的暗示，我們就應(yīng)該重視。很簡單的一個(gè)例子，一個(gè)圓，它的周長是整數(shù)，可是每一個(gè)圓里有含有無窮不循環(huán)的小數(shù)π。

量子力學(xué)的本質(zhì)是不確定性嗎？

你覺得這意味著什么，這語言想要表達(dá)什么？ 完整圓不是整數(shù)塑造的，是非整數(shù)塑造。它是π，它是確定的，我們用它計(jì)算了無數(shù)次。房子，車子，橋梁，飛船都靠它計(jì)算。

可是你如果非要說，我們不確定它，它是無窮小數(shù)。是?。∥覀儾淮_定他，你憑什么說它不確定。在我們要確定它之前，誰敢說它是不確定的?？纯次覀兊氖澜?，是貨真價(jià)實(shí)的，是熱氣騰騰的。那么一個(gè)π，就是真實(shí)的，就是確定的。

我深深的相信，即使你計(jì)算到它的1兆億億位數(shù)之后，你依然會(huì)贊同我這樣說。在牛頓的理論中，大自然完全是決定論的，也就是說，如果你知道了太陽系所有物體的位置、速度和相互作用，理論上你可以算出任何時(shí)候它們各自在哪里。只有當(dāng)你沒有完全了解某些事情的時(shí)候，才會(huì)使用“概率”這一概念，就像你往地上扔一個(gè)骰子，你不知道它會(huì)有怎樣的運(yùn)動(dòng)軌跡，也不知道它最終會(huì)是哪一面。

記住，你不了解，你不確定的事情，會(huì)用到概率。但那是你，或說我們?nèi)祟悾〔淮硭?a target="_blank">生命的可能！

量子力學(xué)卻大量地使用概率來描述現(xiàn)象，這就是一些聲名卓著的科學(xué)家強(qiáng)烈反對(duì)量子力學(xué)的原因。也是我們覺得它不實(shí)在的原因。

量子力學(xué)的本質(zhì)是不確定性嗎？

我自己倒認(rèn)為這是我們反對(duì)自己的原因，也是我們自己覺得自己不實(shí)在的原因。深思吧，你會(huì)發(fā)覺的。人類歷史就是這樣一步步證明的。

1926年，玻恩提出電子波函數(shù)的本質(zhì)是概率后，愛因斯坦寫信給他，信中說：“量子力學(xué)是很不錯(cuò)，但我內(nèi)心的聲音告訴我，它不是事物真正的本質(zhì)。這一理論能得到很好的結(jié)果，但它無法告訴我們上帝的秘密。不管怎么樣，我堅(jiān)信，上帝不擲骰子?！?/p>

直到1964年，物理學(xué)家理查德·費(fèi)曼還在康奈爾大學(xué)的一個(gè)講座上說道：“我想我可以有把握地說，沒有人真正理解量子力學(xué)?！?/p>

我也說過，上帝不擲骰子，上帝讓人類擲骰子。人類，不應(yīng)該擲骰子！這是我的觀點(diǎn)！但身為人類，我們怎么能擺脫“主動(dòng)性”的本能呢！

你如果真正的去思考愛氏的話：“我堅(jiān)信，上帝不擲骰子?！逼鋵?shí)是一種信念，這種信念就是偉大科學(xué)家的信念。愛氏要表達(dá)的理念是世界是可以研究的，可以研究清楚的。世界是確定的。不是上帝在那開玩笑。所以他會(huì)在前面說：“這個(gè)理論應(yīng)該有更好的結(jié)果?！?/p>

量子力學(xué)的本質(zhì)是不確定性嗎？

此話一點(diǎn)毛病都沒有。但玻爾也沒有錯(cuò)，玻爾是看著實(shí)驗(yàn)結(jié)果說話的。隨時(shí)時(shí)間推移，物理學(xué)家已經(jīng)學(xué)會(huì)使用量子力學(xué)得出越來越精確，越來越成功的計(jì)算結(jié)果。勞倫斯·克勞斯就將關(guān)于氫原子的一個(gè)量子力學(xué)計(jì)算結(jié)果稱為所有科學(xué)領(lǐng)域中被計(jì)算得最精確的一個(gè)量，他并沒有夸張。

量子力學(xué)成為了我們理解原子、原子核、導(dǎo)電性、磁性、電磁輻射、半導(dǎo)體、超導(dǎo)體、白矮星、中子星、核力以及基本粒子的基礎(chǔ)，所以它是確定的。

有那么多理論，預(yù)言了很多粒子存在。很多粒子后來也被實(shí)驗(yàn)證明是存在的。

試想想返回到500年前，誰如果說有反粒子，有膠子，有電子，有正電子，別人會(huì)怎么想？

那是不可能的事情。甚至沒有人能做出這樣的理論預(yù)測。所以世界是確定的。隨著我們知道的越多，掌握的越多，能預(yù)測的就越多。

牛頓的理論在他提出的年代也曾經(jīng)讓很多人不舒服，在牛頓的理論中，兩個(gè)相隔遙遠(yuǎn)的物體可以發(fā)生相互作用，哪怕它們之間不存在有形的拉力或推力，這似乎給本該實(shí)實(shí)在在的科學(xué)帶來了一些神秘的超自然因素，因此在當(dāng)時(shí)招致了笛卡爾追隨者的反對(duì)。

量子力學(xué)的本質(zhì)是不確定性嗎？

此外，牛頓的萬有引力定律也不能由某些基本的哲學(xué)定律導(dǎo)出，這也是萊布尼茨及其追隨者的反對(duì)的原因之一。牛頓定律沒能滿足很多前人對(duì)宇宙定律的期望，如托勒密（我們已經(jīng)拋棄了托勒密的地心說），和開普勒學(xué)說。

然而，隨著時(shí)間推移，牛頓引力理論顯示出優(yōu)勢，最終成為壓倒性的最成功的理論，它能解釋大到行星，小到蘋果等物體的運(yùn)動(dòng)，包括月球、彗星，甚至地球的形狀也能解釋。

到18世紀(jì)末，幾乎所有人都同意牛頓理論是正確的，至少是個(gè)極為成功的近似。因此，強(qiáng)求一個(gè)新誕生的理論遵循某種已有的哲學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，似乎并無必要。我們需要讓其自然發(fā)展，看看我們能從中得到什么，或許我們需要反過來改變我們的哲學(xué)觀點(diǎn)。我們就是這樣做的，我們也算這樣走的。

現(xiàn)在再來回顧開篇提到那幾個(gè)問題，在量子力學(xué)中，我們用波函數(shù)來描述粒子。波函數(shù)在本質(zhì)上就是一系列數(shù)字，每個(gè)數(shù)字都代表了系統(tǒng)可能出現(xiàn)的一種狀態(tài)。如果系統(tǒng)只包含一個(gè)粒子，那么波函數(shù)中的每個(gè)數(shù)字就對(duì)應(yīng)著這個(gè)粒子可能出現(xiàn)的所有位置，數(shù)字的大小代表著它在這個(gè)位置出現(xiàn)的概率。那這有什么問題呢？

量子力學(xué)的本質(zhì)是不確定性嗎？

問題的焦點(diǎn)就在于“測量”這一行為。舉個(gè)最簡單的例子，對(duì)電子自旋的測量：自旋又被稱為角動(dòng)量，它是用來衡量某種物體繞著一個(gè)軸“旋轉(zhuǎn)”速度的物理量。

所有理論都表明，實(shí)驗(yàn)也都證實(shí)了，當(dāng)你測量一個(gè)電子自旋的時(shí)候，它只能取兩個(gè)值中的一個(gè)，+h/4π 或 –h/4π（h為普朗克常數(shù)），這可以理解為電子繞著軸要么順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，要么逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。但只有當(dāng)你測量的時(shí)候，電子才會(huì)取這兩個(gè)值之一，當(dāng)你沒有測量的時(shí)候，電子的自旋狀態(tài)處于這兩種態(tài)的疊加態(tài)。

這在我的想象里一點(diǎn)也不矛盾。和波粒二象性本質(zhì)其實(shí)是一樣的。舉一個(gè)宏觀的例子。一個(gè)帶有4片風(fēng)扇葉的風(fēng)扇，當(dāng)它不轉(zhuǎn)的時(shí)候，你輕易的就可以抓到第一片，第二片，第三片，或第四片風(fēng)扇葉?，F(xiàn)在飛速轉(zhuǎn)起來，讓你抓第一片，你能抓到嗎？ 顯然是不能的，你連看都看不清，還怎么抓。但當(dāng)你“抓”的時(shí)候，飛速轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)扇慢了下來，你又看清了。

量子力學(xué)的本質(zhì)是不確定性嗎？

本質(zhì)上和測量動(dòng)作是一樣的。玻璃二象性也是，看你看它的方式是什么樣的。有些現(xiàn)象你需要用到波來解釋，還有一些現(xiàn)象你需要用到粒子來解釋，還有一些現(xiàn)象你兩者都得用。

電子自旋的一種形象化的描述。以如何測量自旋來講？把電子放在磁場中，磁場方向與你想測量電子自旋的方向一致就可以了。自旋可以用波函數(shù)來描述，如果只考慮波函數(shù)中關(guān)于自旋的一部分，它就只包含兩個(gè)數(shù)，一個(gè)代表正自旋，一個(gè)代表負(fù)自旋。

量子力學(xué)中有一條規(guī)則叫玻恩規(guī)則，以馬克斯·玻恩命名，它告訴我們?nèi)绾卫貌ê瘮?shù)來計(jì)算電子自旋為正或?yàn)樨?fù)的概率——這概率就是波函數(shù)的該分量的平方。這有什么不好的呢？

有人說問題并不在于概率，量子力學(xué)發(fā)展了這么多年，我們完全可以容忍概率的存在了。問題在于，電子自旋隨著時(shí)間的變化遵循薛定諤方程，但薛定諤方程本身并不包含概率，它同牛頓運(yùn)動(dòng)方程一樣，完全是決定論的。那概率又是從哪里冒出來的呢？很多人說這就是量子力學(xué)的問題之所在。

但我不這樣看，就像我在上面舉了一個(gè)圓的例子。一個(gè)完整的圓包含了不完整無窮不循環(huán)的小數(shù)π。世界的完整永遠(yuǎn)包含著無窮，這才是世界的法則。一根繩子，對(duì)半切，理論上永遠(yuǎn)可以切下去。

概率是怎么來的，就是這樣來的。你確定的事情，就是百分百概率，你不確定的，就是小于百分百概率。

量子力學(xué)的本質(zhì)是不確定性嗎？

如果你認(rèn)為太陽明天照常升起是百分百概率，那么這樣的例子可以在量子力學(xué)中找到很多很多。

量子力學(xué)是不確定的，量子力學(xué)中的奇異性，也很正常。因?yàn)榭梢岳斫?。其?shí)真正意義上的奇異性，在于未來。因?yàn)槲磥聿攀请y以把握的。但如果不能把握現(xiàn)在，更談不上把握未來了。

就好比我現(xiàn)在問你：“1萬年后太陽還會(huì)照常在地球上升起嗎？”各位，我希望你的感覺和我的感覺此刻是一致的。

概率是實(shí)實(shí)在在的物理現(xiàn)象，我應(yīng)該理解它，我們應(yīng)該愛它。

但我要強(qiáng)調(diào)一個(gè)總的原則，這是很值得強(qiáng)調(diào)的。因?yàn)榱孔恿W(xué)的理論，已經(jīng)是一片紅海了。就拿第45，第46章的弦理論來說，我是猶豫了后才決定還是要介紹的。

但我要說高維度空間，多世界理論不如概率實(shí)在。世界也是以這樣的方式來展示它的存在的。想象中的世界不一定是真實(shí)，但真實(shí)的世界一定可以想象。人一定要在自己可以想象的地方去努力，而不是要在想象的世界里去努力，這是方向問題，不容忽視！

量子力學(xué)的本質(zhì)是不確定性嗎？

就像我在關(guān)于量子糾纏的文章中說過，如果想象中的世界是真實(shí)的，那么這個(gè)世界就不存在問題。

量子力學(xué)在計(jì)算方面是非常實(shí)用的。在如何運(yùn)用量子力學(xué)的問題上并不存在什么爭論，物理學(xué)家都用同樣的方式使用量子力學(xué)，而且計(jì)算的確有效。也許我上面提到的這些問題都只是語言的問題，跟量子力學(xué)本身無關(guān)。一些現(xiàn)代哲學(xué)觀點(diǎn)認(rèn)為，最“哲學(xué)”的問題都是跟我們所運(yùn)用的語言相關(guān)的問題，因?yàn)槲覀兪侨恕?/p>

很多導(dǎo)師常用這種觀點(diǎn)來教育那些抱怨量子力學(xué)的研究生們：閉上嘴，只管算。所以不要想著去試圖建立一個(gè)可以隔絕所有環(huán)境的系統(tǒng)。那是不可能的。就像我們好多人說，我們要到太空里去。其實(shí)我們就在太空中。

量子力學(xué)的本質(zhì)是不確定性嗎？

獨(dú)立學(xué)者，科普作家，藝術(shù)家靈遁者作品《見微知著》。

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