你听说过“薛定谔的猫”吗？这估计是物理界最诡异的实验了。 将一只猫放进一个封闭的空间里，这个空间里安装着一个原子核和一个毒气设施。 原子核有50%的概率发生衰变，一旦发生衰变，就会发射出一个粒子，这个粒子就会触发毒气设施。 毒气一触发，猫就被毒死了。 可是，若原子核没有发生衰变，没有触发毒气，猫就不会被杀死。 那么，在意识里，这两种状态是叠加在一起的，只要你没有打开这个空间去察看，猫就生存在我们的意识里，它的状态是既活着又死了的叠加状态。 你能想象一只既死又活的猫是一种什么样的状态吗？这是微观世界里一种常见的现象，物质既可以是A状态，同时也可以是B状态。 可是，在现实生活中，这种现象让人完全无法理解。不仅我们听后一脸懵，就连科学家们最初了解到这一现象时，也惊掉了下巴。 1900年，科学家们第一次提出了原子的组成和构造，当时，他们想当然地用牛顿经典力学理论和电磁理论对原子的结构进行推算时，得出结果竟然和预测的结果完全不一致。 科学家们对此各执一词，争论不休。 1927年，在第5届索尔维会议上，相对论创始人爱因斯坦和量子力学哥本哈根学派创始人波尔进行了“华山论剑”。 当时世界上最伟大的科学家，几乎都参加了这次会议，大家参与其中各抒己见。这种学术上的激烈争论，反而推动了量子力学的发展。 如今，物理学分为了“经典物理学”和“量子物理学”，“经典物理学”用来解释宏观世界，而“量子物理学”用来解释微观世界。 这本由美国物理学教授迈克尔·G.雷默撰写的《量子物理学》对于非专业人士来说真是福音，我们普通人终于有机会了解一下这个高深莫测的概念了。 别被这专业的名头唬住了，这是牛津科普系列丛书，既有专业术语，也有通俗的讲解，用生动有趣的问答形式，一点一点地将“量子物理学”的神秘面纱揭开。 更有意思的是，你会发现，它的理论与“玄学”中的许多概念竟然不谋而合，这可真不知是巧合还是必然？ “薛定谔的猫”这个实验所要表达的，就是微观世界里的“量子叠加态”。 在物理的微观世界里，电子是物质的组成部分，它在进动时，并不会遵循我们传统认知当中的牛顿运动定律——如天体一般按照既定的轨道运行。 在实验中我们可以看到，电子运行的路径有可能是A，也有可能是B。 如果有探测器存在，那么，它的路径只会是A或B。 但是，若探测器并不存在，那么这两条路径就会相互干扰，它们表示的是一个共轭过程（没有留下痕迹），我们就不可能认为电子是通过了其中一条路径，也不能认为电子同时通过了两条路径。 此时，物理学家们便把它叫作“量子叠加态”。 它的含义是A可能性和B可能性以量子方式互相叠加在了一起。 此时，我们再来理解一下“薛定谔的猫”，竟然感觉到有些似曾相识。 这种既生又死的状态，不就是我们常常探讨的哲学问题“我思故我在”吗？ 哲学家们认为：人至少是由两部分组成，一部分是肉体，一部分是意识。 而“意识”才是真正的“我”，这个“我”应该有理想，有追求，有独立的思想，若一个人失去了“意识”，整天浑浑噩噩的，那就变成了一个活着的“死人”。 量子物理学认为，所有的东西，包括组成人的原子和把人黏合在一起的力，就是一个互相作用的量子场。 所以，这个既生又死的状态也就不奇怪了。 到底是让自己“生龙活虎”地活着，还是“行尸走肉”般地活着，那就取决于自己了。 比“量子叠加态”更神奇的是“量子纠缠”。 什么是“量子纠缠”呢？ 量子纠缠指的是在由两个或两个以上粒子组成系统中，粒子之间具有相互影响的现象。 量子纠缠是一种超出想像的现象，在微观的世界里，同一量子系统下，两个粒子无论相隔多远，都能感应到彼此。 即便一个粒子在地球上，而另一个远在银河系之外，它们都可以同时感应到彼此的存在。 你相信人与人之间存在“心电感应”吗？ 既然人类是一种量子场的存在，在这茫茫人海中，若遇到了同频之人，便一定能够产生共振，形成默契，一个“眼波流转”，便能“心知肚明”。 看来，这“灵魂伴侣”还真的存在。 只是，如同实验中的光子必须一起进入到相同的光学器件中才能发生作用一样，我们要想找到“心有灵犀”的另一半，也得先确认过眼神，才能让彼此敞开心扉，接纳对方。 利用能够相互影响的量子形成纠缠，就能够实现量子态从一个地点隐性传送到另一个地点，这个特点如果应用于信息传输的领域，将推动科技往前迈进一大步。 从这个意义上来说，量子纠缠被科学家们认为是一种和能量一样有用的资源。 既然所有物体都遵从量子物理学定律，并且，在原则上都是可以被隐形传送的，那么问题来了，可不可以把一个人的量子态从一个地方隐形传送到另一个地方呢？ 目前，科学家认为是不可能办到的，因为量子态从A点到B点移动的过程中会被打散，到达目的地之后又会重新组装，与原状态必须一模一样。 这个处理过程对于微观世界里的粒子来说比较简单，对于人类这种复杂的量子场来说，就是一个无法想象的工作。 不过我相信，只要理论上可行，就一定可以实现，只是，目前的科学技术还暂时达不到而已。 若真有那一天，无论去到任何地方，都将是瞬间即达，想想都刺激。 小到微观世界，大到整个宇宙，都是“量子场”。 事实上，宇宙里没有一个角落是完全没有物质和能量的，甚至包括我们常常说的“真空”。 什么是“真空”呢？量子场论说，所有的空间都充满了量子场——电子场、质子场、电磁场，以及其他与每种基本粒子相对应的场。 在我国的传统文化中，也存在着“场”的概念，如：气场。 自然界的能量物质相生相克之后形成的“气场”，我们称之为“风水”。 “风水”曾被批驳为“迷信”，而近几年，也被证实是自然界真实存在的一种力量。因对这种力量知之甚少，所以将它称为“玄学”。 你看不见的，不代表不存在，那也是一个神奇的世界。 如今，量子物理学已经证明了“场”的存在，却依然没办法完全去诠释和理解它。为什么这么说呢？ 大家都普遍接受一个观点：科学是需要用实验或是用探测的数据来证明其结果的确定性。 可是，量子场却无法被探测。 因为光子分布在很广的区域中，甚至，它根本不是一个物体。 既然光子无法分割，用物理学家阿特·霍布森的话来说就是：“你不可能拥有一个量子的一部分。” 粒子和光子都不会乖乖呆在那里让你测量它们，它不仅自己在不断地运动着，且与其他的量子形成纠缠，这就是量子的“相干性”，它们永远都在相互影响着。 你会发现，每次测量的结果竟然完全不一样，这就很让人崩溃了。 诺贝尔物理学奖获得者默里·盖尔曼说：“量子力学的发现是人类最重大的成就，它也是人类智慧最能掌握的知识之一……它违反了我们的常识——或者，更确切地说，我们忽略了量子现象。” 量子物理学证明了，我们生活在一个“不确定”的世界里，万事万物都处于“变化”之中。 这一点，恰恰与《易经》的哲学思想一致呢：变，才是唯一的不变。 尽管科学家还不能完全掌握量子物理学背后的真相，但这并不影响他们利用量子物理学的现象来改变世界。 如今，我们用到的电脑、手机，依赖的是电子的量子效应；而广泛应用于消费品中的激光技术，利用的是光子的量子效应。 正是因为量子物理学的出现，才使得我们跨越了空间，实现了信息的瞬间互换交流，缩短了人与人之间的距离，提高了我们的工作效率。 未来，量子物理学还将被运用到方方面面，让我们享受到更便捷更美好的生活。 想要深入了解这门神奇的学科，就和我一起打开这本《量子物理学》吧！#科学# 燕晓：自由撰稿人 这是与您共读的第74本书。欢迎关注燕晓，一年完成52+本经典好书的阅读。 说明：图片来源网络，侵删！ 原创不易，转载请联系作者！
