来源：世界风情画（ID：finkeeper）

作者：杂杂妹

量子力学其实没有那么“玄幻”！

（但是，有些人却愣生生把量子力学编成了玄学！——妤妤姐）

的确，量子加速汽车引擎、量子水杯、量子隐身衣、量子磁力假睫毛、量子老花镜还是 " 华为 " 牌的，就连袜子都是集量子技术与石墨烯资料于一身的，还有各种神乎其神的量子疗法、量子注射。就连记忆力培训都呈现了什么“量子速读”——

（翻这么快，连字都没看清吧？——妤妤姐）

不论小朋友能不能看清书上字迹，反正培训广告里说了5分钟能记住10万字的书！

（似乎后来被曝光，全是教孩子怎样糊弄家长。——妤妤姐）

这个被曝光了，还有下一个嘛，打一枪换一个中央还不容易吗？

看，量子老花镜来了：

别忙着咋舌，还有量子生机霜，宫寒湿疹皮炎牙痛头痛关节痛，难道这就是传说中的包治百病？

再有富含量子的水杯，还是高浓度的，据称能够美容养生 ……

连袜子都能和量子硬生生扯上关系，还是和石墨烯 " 混搭 " 的。

（天哪，这些人真有想象力啊！——妤妤姐）

实践上，量子力学这个名词，我们能够分两块来解释，真正把这个名词解释分明了，这类“玄学”都能少80%。

首先，“量子”（quantum）一词来自拉丁语quantus，意为“有多少”，代表“相当数量的某物质”，它最早是由德国物理学家M·普朗克在1900年提出的。他假定黑体辐射中的辐射能量是不连续的，只能取能量基本单位的整数倍，从而很好地解释了黑体辐射的实验现象。后来的研讨表明，岂但能量表示出这种不连续的分别化性质，其他 理量诸如角动量、 自旋 、电荷等也都表示出这种不连续的量子化现象。这同以牛顿力学为代表的经典物理有基本的区别。量子化现象主要表往常微观物理世界。

（似乎高中物理就讲过，之所以物质呈现出“不连续”状态，主要是物质都有“波粒二象性”，物质在基本粒子层面上的实质是波，但是能显现出物质才有的粒子性，激起电子的双缝干预实验就阐明了这一点。——妤妤姐）

没错了，之所以高中数学要学习“虚数”i（=-1^1/2）这个概念，就是i能够便于我们了解物质波，经过y=cos（X）和iy=i·sin（X），可得上面的三维图像，这里引入i这样一个概念，就是我们假定丈量物质相变中，物质相变的不同状况其实都是散布在不同概率中。好比扔个硬币上天，可能有49.9992%的机遇正面着地，也有49.9991%的机遇负面着地，还有0.0007%的机遇边沿着地，在硬币没着地的时分，一切的相变概率和就是“概率云”——这个概念最典型的表示是丈量原子核外电子的位置时，我们只能知道每个电子呈现的大约轨道，至于其在轨道上的细致位置，就必须以概率来了解了。而谈起物质波，就必须构建波函数（ψ），其中就得引入不可描画的相变状态，而引入措施就是假定一个Y-iY平面，那么以X为自变量，设不可描画空间中的变更函数是iy=i·sin（X），可描画空间中的变更函数是y=cos（X），假定ψ（X）=iy=i·sin（X）+cos（X），两相变更投影在Y-iY平面上，可得组成概率云的圆形投影，而cos（X）与isin（X）函数都会“触碰”到x轴，从而显现出“不连续”特征。这就是基本粒子“量子化”的表示了。

（哈哈，看来“发明”这些量子产品的人连高一数学都没学好啊！——妤妤姐）

而理想中的案例是，2021年加州大学圣巴巴拉分校（U.C.S.B.）的研讨人员和他们的同事在将这两个范畴联络起来的方面取得了庞大停顿：他们第一次经过丈量半导体资料对超快光脉冲的反响，重建了波函数。该成果近期发表在《自然》杂志（Nature ）上，这可能有助于进入精确了解和精确控制电子工程和量子资料设计方面创新的新时期。

在这里也能够知道，正是由于概率云是假定了物质变更有“尚未”认识的部分，这才为很多打着“量子”名义招摇撞骗者大开了方便之门，但是我们只需了解某些商家打着量子旗帜忽悠消费者的逻辑是应用了对微观世界“尚未”认识部分的存疑，就能够防住绝大部分诈骗。

（是啊，假如那部分东西科学家都不了解，还怎样应用到物体上，改动物体性质，让物体给人类以“想啥有啥”的益处啊？——妤妤姐）

至于，“力学”就很简单了，力在7年级物理学第一课里就开宗明义讲了是物体的相互作用，简称为力，而力学是研讨不发作化学变更，也就是不产生新的物体的状况下，物体间相互作用的学科。量子力学合起来就是“以量子的措施论研讨物体间相互作用的学科”。

至于那些“量子力学发明”，都产生了新的物质和物体，那就曾经脱离了“力学”的范畴，和头顶金属锅能够接纳“外星人来电”一样，是对科学的概念偷换了定义——由于金属导体能够接纳无线电信号，外星人也可能发射无线电信号，那么金属锅就能接纳外星人信号。只不外，假如真收到了外星人来电，如何“转码”，让大脑接纳呢？为了卖锅盖出此奇招的部分无良商家会通知消费者吗？

（看来要想防骗，了解一点《广告学》真是很有必要啊！——妤妤姐）

实践上，关于量子力学，除了被少数无良商家将这个学科名字神秘化，以骗取钱财外，还有一些盛行的细节歪曲，细致说来，有以下四类：

一、猫能够是死的，也能够是活的

埃尔温·薛定谔可能永远不会预测到他的思想实验薛定谔的猫会抵达互联网模因状态在21世纪。

这表明，一只不幸的猫被困在一个盒子里，盒子里有一个由随机量子事情触发的死亡开关——例如，放射性衰变——能够同时活着和死去，只需我们不翻开盒子检查。

我们很早就知道量子粒子能够同时处于两种状态——例如在两个位置。我们称之为叠加。

科学家们曾经能够在著名的双缝实验中证明这一点，在这个实验中，单个量子粒子，如光子或电子，能够同时穿过墙上的两个不同的狭缝。我们怎样知道的？

在量子物理中，每个粒子的状态也是一个波。但是当我们把一束光子——一个接一个地——经过狭缝时，它会在狭缝后面的屏幕上产生两个波相互干预的图案。

由于每个光子在穿过狭缝时没有任何其他光子干预，这意味着它必须同时穿过两个狭缝——干预自身(下图)。

这就是我们常说的“叠加态”。那么问题来了，叠加态假如分离ψ（X）=isin（X）+cos（X）这个函数看，您以为必须怎样取值呢？

（以我还给体育教员的7年级数学来看，Cos（X）至少得等于0，也就是90°的奇数倍角相位，那么在isin（X）部分的绝对值就等于1i，也就是“奇特性”最大的中央才干完成。——妤妤姐）

但是，很多人上了社会都把7年级数学还给了体育教员，只知道买菜的四则运算，这就给了一些似是而非的说法可乘之机。好比“猫既死又活”，这里其实只是一个思想实验，用来阐明物体运动时，在未出结果状态下的不肯定性，就如90分钟的足球赛，两队队员在绿茵场上奋力拼搏，不到最后一刻，真还不知道是赢、是输还是平，一个道理。

猫和光子不同之处在于，组成猫的基本粒子众多，好比一只猫哪怕身上的碳有240克，那么都有1.2044*10^25个碳原子，还不要说氢、氮、氧、磷、钙、钾、钠这些元素了，所以猫是庞大且复杂的粒子汇合，加之猫有自我认识，会对外界变更表示应激性，所以猫“既死又活”只是在不知道死活状态时，客体对猫的认知描画，而非猫的自体感受。

（看来还是薛定谔的比方害人啊！——妤妤姐）

二、简单类比量子纠缠

关于量子纠缠，这是关于量子力学误解的重灾区。

理想中，纠缠是一种量子属性，它将两个不同的粒子联络在一同，因而，假如你丈量一个粒子，你就能够立刻自动知道另一个粒子的状态——无论它们相距多远。对它的常见解释通常触及日常物品从我们的经典宏观世界，如骰子，卡片，以至一双奇色袜子。

例如，想象你通知你的朋友你在一个信封里放了一张蓝色的卡片，在另一个信封里放了一张橙色的卡片。假如你的朋友拿走并翻开其中一个信封，发现蓝色的卡片，他们会知道你有橙色的卡片。

但是为了了解量子力学，你必须想象信封里的两张卡片是分离叠加的，这意味着它们同时是橙色和蓝色的(特别是橙色/蓝色和蓝色/橙色)。

翻开一个信封，显露随机肯定的一种颜色。但是翻开第二张卡片总是会显现相反的颜色，由于它与第一张卡片“诡异地”联络在一同。

人们能够强迫卡片以不同的颜色呈现，相似于做另一种类型的丈量。我们能够翻开一个信封，问这样一个问题:“你是绿卡还是红牌？”。答案还是随机的:绿色或红色。但重要的是，假如这两张牌纠缠在一同，当被问及同样的问题时，另一张牌依旧会产生相反的结果。阿尔伯特·爱因斯坦试图用经典的直觉来解释这一点，他以为这些卡片可能带有躲藏的内部指令集通知他们给定一个特定的问题应该用什么颜色。他还拒绝了卡片之间明显的“怪异”行为，这种行为似乎允许它们立刻影响彼此，这意味着比光速更快的通讯，这是爱因斯坦理论所遏止的。

但是，爱因斯坦的解释随后被扫除了贝尔定理(物理学家约翰·斯图尔特·贝尔创建的理论测试)和2022年诺贝尔奖得主的实验。丈量一张纠缠的卡片会改动另一张的状态的想法是不正确的。量子粒子只是以我们无法用日常逻辑或言语描画的方式神秘地关联起来——正如爱因斯坦所以为的那样，它们不会在包含躲藏代码的状况下中止通讯。

缘由很简单，量子纠缠状态下的两个粒子，其自旋状态在未有察看时，是在概率云里。就如我们在电子双缝干预实验中，假如于电子行经的路上摆出一个“测电笔”或者其他探测仪器，那么电子感应屏上，电子就会失去干预条纹，而成为两道密集的竖直点阵，这就是我们说的“察看者效应”。我们经过“察看”了一个粒子的自旋状态，并设定了“正方向”，那么另一个粒子不论能否察看，就会呈现“反方向”自旋的性质。由于肯定正方向后要将正方向为何的信息发给远在另一个粒子所在地的科学家，而现有通讯方式的速度又不可能超越光速（依据洛伦兹变换因子表白式（1/√(1-v^2/c^2)可知，物体运动超越光速会产生“火车未动身就已回到起点，凭空多出一列未来火车”的悖论），所以量子纠缠是不可能完成“超光速通讯”的。

三、自然是不真实的和“非本地的”

关于许多以为数学在理想生活的应用仅限于四则运算的人来说，您就是骗子垂涎欲滴的目的！

（那是，幸赔本姐概率没忘光，不如上次就被朋友骗去诈骗园区挨打了！——妤妤姐）

实践上，关于不等式的了解，也能避免很多骗局，好比一些“量子风水学”自媒体经常主张的“万物相互联络”，风水好，泽被后世云云。而且还说这里表示了量子力学的非定域性和非部分性。

（似乎贝尔不等式证明的就是这两点啊？——妤妤姐）

那我们首先看看什么是贝尔不等式：|P(，b)-P(，b′)|≤1 P(′b′)，其中，设A( ，λ)是系统1的某个物理量观测值，为仪器参数，λ为隐参量；B(，λ)为系统2的物理量观测值， 与B无关，与A无关，设P(λ)为λ 某种统计散布，系统1和2相距甚远，而这里的b'是当变动仪器参数b为b′时。

（那么我看看，这条不等式的意义就是在量子世界里不存在能够复制的预测，而在经典事情里是能够的啊？由于要数字足够“大”，这条不等式才成立啊。——妤妤姐）

看来你数学没忘光啊！贝尔定理经常被以为是为了证明自然不是“部分的”，一个物体不只仅遭到其周围环境的直接影响。另一个常见的解释是，它意味着量子物体的属性不是“真实的”，它们在丈量之前并不存在。

但是贝尔定理只允许我们说量子物理学意味着，假如我们同时假定一些其他的东西，自然就不是真实的和部分的。

这些假定包含丈量只需一个结果(而不是多个，或许在平行世界中)，因果关系在时间中向前活动，以及我们不是生活在一个“时钟宇宙”中，在这个宇宙中，一切都是从时间的开端就被预先决议的。

固然有贝尔定理，自然很可能是真实的和部分的，假如你允许打碎其他东西我们思索常识，好比时间往前走。进一步的研讨有望减少量子力学的大量潜在解释。而如我们前面说过的，引入察看者效应，察看者的行为招致概率云中其他概率的降低，而权衡熵增运动标量的时间继续前行，这里就反映成我们生活的经典宇宙存在的因果律，即事情A引发事情B、C、D，故事情B、C、D在呈现事情A后是能够预测的，所以预测是能够重复中止的。

因而，以量子“算命”、“风水”为名的部分不良商家在这里，恰恰是用推翻自己观念的事实，来证明自己想通知他人的事实，那就是量子范畴的预测是不可复制的，而我们生活的经典范畴现象才是能够预测的。

四、没人了解量子力学？

这句话来自于物理学家理查德·费曼，而尼尔斯·玻尔推测道:“假如你以为你了解量子力学，你就不了解它。”

这两句戏言一出，成了许多不愿意用哪怕初等数学去解析下量子力学里的运算公式、方程式的人思想懒散的理由了。

（其实我觉得杂杂妹用初等数学解析量子力学的公设都很好懂啊！——妤妤姐）

是的，迎合人懒散天性的东西总会得到普遍传播，这才是近年来打着量子力学旗帜的骗局如此多的缘由。实践上，在原子核裂变、衰变、聚变刚刚被应用到理想中的20世纪40年代，也有许多骗子在世界各地挨家挨户搜集铁器、铜器，说是可用“原子炉”把它们炼成金器，道理是一个样的！

当用量子信息的言语解释叠加和纠缠时，只需求高中数学。贝尔定理基本不需求任何量子物理。它能够用概率论和线性代数推导出几行。

真正的艰难可能在于如何将量子物理学与我们的直觉理想相调和。没有一切的答案不会阻止我们在量子技术上取得更大的进步，而量子计算机投入运用与脑机接口为瘫痪患者带来福音，都是量子力学正在逐步为人类驾驭的证明！

参考资料：

1、“量子力学”骗局背地：总有人排队交智商税（砍柴网）

2、诺奖解读｜为什么证明贝尔不等式不成立，关于量子科学很重要（澎湃新闻）

3、关于神秘的波函数，物理学家有了新发现！（中国科学技术馆）

4、ALESSANDRO FEDRIZZI & MEHUL MALIK：Don't Let Yourself Get Tangled Up by These 4 Quantum Mechanics Misconceptions（Science Alert）