“浪”的量子力學(xué)解釋

0x00 前言

這個(gè)五四青年節(jié)，小破站的一個(gè)《后浪》的視頻引爆了兩代人的網(wǎng)絡(luò)論戰(zhàn)，“前浪”們感慨，“這屆年輕人不好帶了！”“后浪”們覺(jué)得，“視頻就不是真實(shí)的世界！”

好吧，讓我們回歸那個(gè)關(guān)于“浪”的視頻。俗話(huà)說(shuō)的好，“遇事不決，量子力學(xué)！”既然是浪，我們就從量子力學(xué)來(lái)解釋“前浪”和“后浪”的分歧。

浪，可以看成是波，具有波動(dòng)性，波動(dòng)性進(jìn)一步說(shuō)就是不確定的，在微觀量子層面（后浪的個(gè)體層面）就是不確定的，只有深切測(cè)量（觀察）每個(gè)量子（后浪）時(shí)才以特定的方式呈現(xiàn)。當(dāng)多個(gè)量子（后浪）相互影響，就發(fā)生了退相干現(xiàn)象，宏觀呈現(xiàn)出前浪們熟悉的和所謂的視頻《后浪》。

然而，當(dāng)后浪在看視頻《后浪》時(shí)，總覺(jué)得這不是自己，這既是個(gè)體與集體的差異，又是微觀層面與宏觀層面呈現(xiàn)的不同。但是，當(dāng)后浪們對(duì)視頻表達(dá)出不同意見(jiàn)時(shí)，前浪們又固執(zhí)的認(rèn)為視頻中的后浪就是現(xiàn)實(shí)中的后浪，這就是把“浪”（波）當(dāng)成了“石頭”（粒子），簡(jiǎn)單的用粒子的確定的特性來(lái)描述后浪了。

那么，真實(shí)的“后浪”應(yīng)該是什么樣子呢？用量子力學(xué)來(lái)解釋的話(huà)，那就是波粒二象性，既有波的不確定性，又有粒子的確定性。

看到這里，我就再啰嗦一會(huì)兒，寫(xiě)寫(xiě)我學(xué)量子力學(xué)的一點(diǎn)感悟。

量子力學(xué)可以幫助我們認(rèn)識(shí)宏觀世界的確定性和微觀世界不確定性之間的聯(lián)系。

0x01 量子力學(xué)的要點(diǎn)

一、定義

量子力學(xué)是一門(mén)正在發(fā)展的新興學(xué)科，它統(tǒng)一了波和粒子的革命，顛覆了人們的世界觀，升級(jí)了人類(lèi)的認(rèn)知，讓人類(lèi)挖掘到了“知識(shí)大樹(shù)”的“樹(shù)根”。

量子力學(xué)是一種未知理論的低能有效理論，同時(shí)也是一種只能描述相對(duì)簡(jiǎn)單現(xiàn)象的簡(jiǎn)單有效理論。量子力學(xué)有9種相互等價(jià)、又截然不同的表述形式，這些表述形式都經(jīng)過(guò)了大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)，而且相互之間能通過(guò)數(shù)學(xué)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，存在等價(jià)性。

量子力學(xué)的解釋非常多，每種解釋都有一定的道理，解釋沒(méi)有“誰(shuí)最正確”之分。主流的解釋是，和薛定諤方程聯(lián)系非常緊密的哥本哈根解釋。

二、量子

目前的知識(shí)告訴我們，量子就是波粒二象性。對(duì)，就是那個(gè)我們中學(xué)學(xué)習(xí)的那個(gè)波粒二象性。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，量子就是同時(shí)具有粒子和波的特性于一身的，能量存在的，最小單元。這里要強(qiáng)調(diào)一下，量子不能等同于點(diǎn)狀粒子。

我的理解是，量子就是我們能觀測(cè)到的多個(gè)“微觀”復(fù)雜物件疊加態(tài)的“宏觀”呈現(xiàn)。（個(gè)人理解，請(qǐng)批評(píng)指正。）

三、波粒二象性

二象性指的是一個(gè)物體同時(shí)具有兩種性質(zhì)，波粒二象性就是同時(shí)具有波和粒子的性質(zhì)。因此，理解波粒二象性要同時(shí)以波和粒子的視角看待它。

波粒二象性是世界存在的必要條件，也是理解萬(wàn)物的基石，沒(méi)有波粒二象性就沒(méi)有我們的宇宙，更不會(huì)有地球生命（碳基生命）的存在。同時(shí)，波粒二象性能幫助我們理解量子現(xiàn)象，如：量子遂穿，量子糾纏等。

波動(dòng)特征和粒子特征一一對(duì)應(yīng)，同時(shí)存在。這才是波粒二象性的正確理解。

0x02 量子力學(xué)的作用

按照目前自然科學(xué)的知識(shí)，量子力學(xué)是匯集除廣義相對(duì)論以外的，所有自然科學(xué)知識(shí)的原點(diǎn)。目前來(lái)看，這個(gè)原點(diǎn)只有兩個(gè)，這兩個(gè)原點(diǎn)組成了所有“知識(shí)”的坐標(biāo)系，如果一種“知識(shí)”不能在這兩個(gè)原點(diǎn)組成的坐標(biāo)系里找到位置，那么這種“知識(shí)”連錯(cuò)誤都稱(chēng)不上。

量子力學(xué)的作用就像是一個(gè)載體，為自然科學(xué)知識(shí)提供著養(yǎng)分。

一、上帝擲不擲骰子

“上帝擲不擲骰子”取決于我們的測(cè)量方式。量子世界的呈現(xiàn)，依賴(lài)于測(cè)量，我們的不同測(cè)量方式，決定了呈現(xiàn)結(jié)果的不同。這就像二維世界無(wú)法準(zhǔn)確描述三維世界的現(xiàn)象一樣，我們的測(cè)量，讓三維世界以一種我們熟悉的、確定的形式存在了。

那么，不測(cè)量時(shí)，世界是什么樣呢？

二、世界的模樣

不測(cè)量時(shí)，粒子會(huì)以你不熟悉的、不確定的波函數(shù)形式存在。這個(gè)波函數(shù)不是測(cè)量時(shí)的波函數(shù)。

在宏觀世界里，由于粒子數(shù)量的增多，粒子之間相互影響，波的不確定性通過(guò)退相干限定在一定范圍，相當(dāng)于收起了波動(dòng)性，只呈現(xiàn)出粒子性，這就是我們熟悉的宏觀世界。

所以，不測(cè)量時(shí)，微觀和宏觀世界都以波函數(shù)的形式存在，宏觀世界同時(shí)也以我們熟悉的方式存在。

三、量子力學(xué)的最新應(yīng)用

超導(dǎo)量子計(jì)算芯片。2019年10月，Google宣稱(chēng)，這是人類(lèi)第一次讓量子模擬機(jī)對(duì)特定問(wèn)題的計(jì)算速度，超過(guò)了經(jīng)典計(jì)算機(jī)。

鐵基高溫超導(dǎo)線(xiàn)圈。2019年3月，中科院高能物理所研制的鐵基高溫超導(dǎo)線(xiàn)圈。它和之前的高溫超導(dǎo)材料相比，鐵基線(xiàn)圈價(jià)格更便宜，結(jié)構(gòu)更結(jié)實(shí)，能耐受的磁場(chǎng)更強(qiáng)。這個(gè)技術(shù)有什么前景呢？比如醫(yī)院和科研上用的磁共振，都是由超導(dǎo)線(xiàn)圈提供的磁場(chǎng)。磁共振的磁場(chǎng)越強(qiáng)，圖像的分辨率就越高，就看清楚更細(xì)的血管和更微小的神經(jīng)連接。

量子雷達(dá)，就是通過(guò)向雷達(dá)波中加入量子信息，讓它能夠分辨更微弱的信號(hào)，比如隱形戰(zhàn)斗機(jī)反射的微弱雷達(dá)波。

量子精密測(cè)量。這個(gè)技術(shù)有點(diǎn)兒反直覺(jué)。它突破了經(jīng)典統(tǒng)計(jì)誤差的極限，利用海森堡不確定性原理，卻能讓測(cè)量結(jié)果變得更確定。比方說(shuō)，我們可以用它測(cè)量微弱的人體磁場(chǎng)。這就好比CT雖然能看到人體內(nèi)部的狀態(tài)，但是有些病它就是看不清楚，必須得靠磁共振成像。這個(gè)新技術(shù)就像磁共振一樣，會(huì)給醫(yī)生打開(kāi)一個(gè)監(jiān)測(cè)人體狀態(tài)的新窗口，成為現(xiàn)有醫(yī)學(xué)手段的一個(gè)重要補(bǔ)充。

0xFF 如何用量子力學(xué)解釋“浪”

量子力學(xué)告訴我們，世界原本就是無(wú)序的，宇宙演變的過(guò)程可能就是從無(wú)序到有序再回歸無(wú)序的過(guò)程。人類(lèi)之所以能夠發(fā)展，就是把無(wú)序的事物改造成有序發(fā)展的文明。

這個(gè)世界的前浪們也一樣符合量子力學(xué)解釋，在發(fā)展的過(guò)程中，無(wú)序的前浪們被改造或淘汰，最終留下來(lái)有序的前浪們獲得話(huà)語(yǔ)權(quán)。所以呢，現(xiàn)在的，能夠在世界上發(fā)聲的前浪，總是希望后浪們能夠按照他們所臆想的，“有序”的活著。于是，前浪們就描述一個(gè)他們所希望看到的后浪，也就是視頻《后浪》里的后浪。

然而，量子力學(xué)告訴我們，無(wú)序才是世界的本質(zhì)。大多數(shù)無(wú)序的后浪們會(huì)覺(jué)得前浪們所描述的后浪太不真實(shí)，不是自己這個(gè)后浪，也不是自己身邊的后浪。所以，分歧就產(chǎn)生了，然后就開(kāi)始了網(wǎng)上的“罵戰(zhàn)”。

量子力學(xué)同樣告訴我們，人類(lèi)之所以能夠發(fā)展，就是把無(wú)序的事物改造成有序發(fā)展的文明。 因此呢，文明的發(fā)展，最終會(huì)走向有序，現(xiàn)在的后浪們?cè)谖磥?lái)也會(huì)變得和現(xiàn)在的前浪們一樣，主導(dǎo)著世界的話(huà)語(yǔ)權(quán)，只是不知未來(lái)的后浪們又將會(huì)是何種的無(wú)序。無(wú)序的后浪總能把有序的前浪拍在沙灘上，然后變成另一種有序的前浪，在等待著被另一種無(wú)序的后浪拍，這或許就是世界。

如此的，循環(huán)往復(fù)......

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的“浪”的量子力学解释的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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