没了量子力学你连手机都玩不了!--

不管是否真的接触过量子力学，很多人都会用当事物不确定时，量子力学这个句子是对一些难题的插科打诨事实上，在真实的量子力学中，也有一些Rdquo比如你可能听说过测不准原理

但是，测不准原理是一个不正确的名称，而且会造成对这一原则本质的误解它的真名是测不准原理

原则的建议解释

测不准原理是指一个粒子的位置和动量不能同时确定它的位置越清晰，它跑多快就越不确定另一方面，它的速度越确定，它的位置就越模糊

而且这个不确定性是一个量化的具体数值，而不是一个拍脑袋的哲学概念。

正如我们刚才所说，测不准原理这个名字不对。

但是，从这个错误名称的含义入手去理解测不准原理，对于很多科普书籍和大学物理基础教学，甚至是海森堡自己最初的理解，都是一个快捷简单的方法。

我们也从这里开始吧想象一下测量一个粒子的状态在测量之前，我们对它一无所知mdash就像黑暗房间里的黑猫我们必须照亮它才能知道它在哪里

但是如果猫比较弱，一开机就会被光打然后，我们无法判断它是在飞还是被光击中了所以我们必须调低光的能量，不要打扰我们的观察对象

光的能量不是由其亮度决定的，而是由其频率决定的。

在可见光波段，表现为光的颜色:紫光比绿光能量高，绿光比红光能量高。

这可能是反直觉的，但是我们来想想x光胸透:胸透用的x光其实很弱，但是x光频率很高，比紫外线更厉害每个光子的能量就是电离辐射的水平，足以引起健康问题

回到正题，调低能量意味着降低光的频率比如本来用紫光照射，就改成红光这只脆弱的小黑猫不会受到太大的打击，我们会知道它最初的运动状态

但改成红光后，又出现了新的问题:红光波长太长，超过了黑猫的体型，绕过了它。

或者说，即使发生反射，检测位置的取值范围也在一个波长之内，误差相当大。

所以，要么我们看不到黑猫在哪里，要么我们不知道黑猫的运动状态。

一个精度上去了，另一个精度就下来了，测不准原理也出现了。

这种解释虽然比较好理解，但是给大家的感觉是人类科技能力不够如果我们找到一种新的方法，我们也许能够在不干扰被观察对象的情况下获得它的状态

其实测不准原理说的是，不确定性是一个粒子的固有属性，无论你测不测，它的位置和动量都不能同时确定。

注意是不可能同时确定，而不是不能同时确定。

两个简单的推论和其他影响

曾经有人认为，如果我们可以测量所有粒子的状态，那么我们就可以根据一套物理定律推断出它们未来的状态，然后我们就可以知道世界未来的演化这甚至包括我们的思想，因为思维的物质基础也是神经元的电脉冲

但是，测不准原理直接否定了整个前提粒子本身的状态是不确定的，再多的物理定律也没有任何用处

量子力学的发展揭示了更多的事实，比如态本身不是不是黑就是白，只是我们不知道是黑是白不确定性，发展到后来它既黑又白只看很难给你一个黑白叠加态把科学决定论推到了死胡同

热力学第三定律是从纯经典的角度:绝对零度不能达到从测不准原理来说，也是一个直白的推论:所谓绝对零度，是指组成物质的分子原子被定位，不再移动

这样就同时确定了每个粒子的位置和运动状态，违背了测不准原理，所以无法实现。

测不准原理的提出导致了更著名的事件，比如在索尔维会议上爱因斯坦和玻尔的争论，薛定谔的猫，EPR佯谬，爱因斯坦支持的贝尔不等式，贝尔不等式被证明为假2022年诺贝尔物理学奖颁给了三位实验推翻贝尔不等式的科学家，这是这个系列的余波

2022年诺贝尔物理学奖，用纠缠光子验证贝尔不等式。

物理热词的误区

量子力学揭示的物质世界的基础与宏观世界的表现如此不同，非常反直觉，因此受到了质疑和误解这很正常作为量子力学的奠基人，就连爱因斯坦和薛定谔也充满了怀疑什么是毋庸置疑的

可是，人们对爱因斯坦和薛定谔有很多误解很多人认为他们反对量子力学其实他们并不是反对量子力学本身，而是反对哥本哈根学派对量子现象的解释也就是说，如何用宏观世界的语言解释量子力学研究中看到的现象

就像上面的测不准原理，如果你解释测不准原理大家很容易接受，但是如果粒子本身是不确定的，就需要用数学来表示，宏观世界里没有具体的东西可以比较。

另一个误解是量子力学是这也不确定，那也不确定事实上，并非如此即使测不准原理否定了精确测量粒子态的可能性，但粒子态的概率分布和演化过程可以通过薛定谔方程精确确定有粒子的地方可能会有，不该有粒子的地方永远不会有一点都不含糊，但是当你观察测量的时候，它会按照一定的概率分布随机给你一个结果

因为量子力学非常反直觉，所以受到了包括爱因斯坦在内的物理学大神们的严厉审视，是有史以来受到最严厉审视的理论，但它不会错，它的预言已经被实验证实，而且这也不确定，那也不确定在我们的玩笑理论中不可能有任何预测。

举两个和我们生活相关的量子力学的例子:第一个是半导体理论半导体能带的概念是量子力学的延伸

如果量子力学不能成立或者不能做出准确的预言，那么半导体物理就不能成立，我们用来看这篇文章的手机和电脑就不会存在。

第二是阳光普照爱因斯坦的质能方程只揭示了一个方面，而太阳的温度太低，达不到氢核聚变所需的温度没有薛定谔方程揭示的隧道效应，太阳不可能发光

或者说，即使达到了核聚变所需的温度，聚变反应也会是氢弹爆炸，整颗恒星会在瞬间被消灭，而不是现在的情况既能反应，又能保证反应速率极低，产能像堆肥一样稳定

还有一种误解，认为量子力学是这也是量子，那也是量子一切都是一个一个给的，是一个不连续的数字世界，然后脑补我们都是程序，生活在一个庞大的操作系统看似不连续的量子世界，实际上是由各种连续方程计算出来的，受到概率分布的波峰波谷约束

很多媒体提到量子力学中的概念都喜欢用双缝实验有多恐怖子通信要实现了吗掌握量子纠缠，就能瞬间移动！这么震撼的标题

我们要以平常心对待量子力学微观世界是整个世界的物质基础，量子力学预言的范围也涵盖了宏观世界

为什么宏观世界如此难以用数学计算来比较如此自然的事物。

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