带你到人类认知的边界，溜达一圈

　　其实这篇文章，好几个月之前就该写了，很抱歉，拖了这么长时间，这全都是源于：
　　“被量子力学支配的恐惧”
　　为什么这么说？因为下面这些大科学家同样搞不懂：
　　如果谁没被量子力学搞得头晕，那他就一定是不理解量子力学。玻尔
　　我思考量子力学的时间百倍于广义相对论，但依然不明白。爱因斯坦
　　我想我可以有把握地说，没有人理解量子力学。费恩曼
　　这篇文章在一定程度上，比较烧脑，如果你看不懂，不要责怪自己，这是量子力学的错。
　　当然，以下我会尽量写的通俗易懂，但总有一些避不开的概念与思维方式
　　如果你看不懂，不要责怪自己，这是量子力学的错。
　　在19世纪末，经典物理学（就是你我上学时学的）在解释微观世界物质状态上的漏洞越来越多。
　　就是说，物质细分到一定程度后，它所表现出的物理性质，可能违背了我们的经典物理学。
　　几千年以来，科学家们一直在探索我们的世界由什么组成？现在我们知道了物质是由电子与夸克组成。
　　它们是人类现在所知的“小的不能再小”东西，称之为基本粒子，这些东西组成了原子，比如氢原子、氧原子
　　原子组合成为分子，比如HO，再往上就组成了我们的大千世界。
　　你可以理解为：世界由一堆积木组成，而研究最小最小的那块积木，就要用到量子理论
　　量子理论有许多违反常识的，甚至“诡异”的猜想，但它是对的，而且非常重要。
　　首先，我们先来认识两位“朋友”：粒子与波
　　粒子的行为方式，举例来说：
　　你有一块蛋糕，房间里有三十个人，你扔过来砸在我的脸上，那么只有我被你砸中了。
　　你有一台手机，你看的时候拿在手上，不看的时候揣在兜里，或者掉在地上，或者被扒手偷掉。
　　粒子在一个时间只能出在一个地方，要么在这里，要么在那里。
　　波的行为方式，举例来说：
　　房间里有三十个人，你对三十个人说话，他们都听得见。
　　你房间里打开一盏灯，在没有遮挡的情况下，灯光会照到每一个角落。
　　波可以在同一时间出现在多个地方，同时在这里，又同时在那里。
　　你可以停下来想一想，我们大千世界的所有东西，要么按照粒子的行为方式来存在，要么按照波的行为方式来存在，没有例外。
　　那如果这两种行为方式反一反会怎么样？
　　你仍了一块蛋糕，房间里三十个人都被击中了，你对三十个人说话，只有一个人能听见，这是违反常理的。
　　那么接下来在微观领域的实验，这种事情真的发生了，首先，来个基础版：
　　1807年，托马斯杨，进行了著名的光学实验双缝干涉实验
　　这个实验中，光通过挡板上的两条缝隙，并没有和我们预想的一样，透过两条缝隙，形成两块光条，而是形成了几道光条。
　　这是由于波的互相干扰，导致光偏离了之前的轨道，波从哪里来？那是光本身的特性，光就是波
　　这也解释了光为什么会照到每一个角落，好，这个没有问题。
　　那么诡异的实验开始了电子双缝干扰试验这次用组成我们大千世界的电子。
　　在这之前，我们来预想一下，你现在拿着一些小球，扔过有双缝的挡板，最后小球的落点会是怎么样的？
　　应该是像下图这样：
　　但实验结果是：电子表现出了与光一样的特性，而且将电子单个单个的发射，最后还是会得到这样的条纹。
　　这让科学家们大为震惊，不是说好了粒子是粒子，波是波吗？单个电子怎么在实验中有波的行为方式？
　　难道说，在宏观世界中，投掷一块蛋糕，同时击中三十个人是可能实现的？
　　量子力学的解释是：单个电子同时通过了两条缝隙，并且自己和自己发生了干涉。
　　科学家将这样的现象称作波粒二象性意思是一个物质，同时表现出了波的行为方式与粒子的行为方式。
　　后来科学家慢慢发现，所有的基本粒子都具有波粒二象性，包括之前提到的光。
　　这和宏观世界里粒子是粒子，波是波的表现是截然不同的。
　　这是微观世界与宏观世界的相悖所在，也是量子力学与经典力学的矛盾之处。
　　诡异的事情还在后面，科学家们将一台高速摄像机加入实验，试图搞清楚有多少电子通过了双缝，以及电子的运动轨迹。
　　这次，波的特性消失了
　　注意！高速摄像机并没有影响双缝的位置以及大小，但电子却规规矩矩的只表现出了粒子的特性。
　　这到底是哪里有问题？难道说电子知道我们在试图观察它？电子是怎么知道的？
　　或者说单单观察这个行为，对物质的特性产生了影响？那么这个世界、这个宇宙是以人类的意识存在的？
　　但实验结果就放在那里，这太诡异了，甚至动摇了现代科学的根基唯物主义。
　　还有更诡异的呢：
　　量子隧穿实验中电子有几率可以穿过绝缘层，那么也就是说，人类有一定几率可以穿墙而过？
　　最让人无法理解的就是：
　　量子纠缠处于纠缠状态的两个粒子，即使相隔整个宇宙，只要对其中一个进行观测，可以马上影响另一个的状态。
　　简单说，比如我两只手中分别有红色、蓝色两个小球，我抓着不让你看见，你只要看见其中一颗，就知道了另一颗的颜色。
　　这个例子在量子力学下会复杂很多，比方说我左手里的小球，在没有被观测到的情况下颜色是随机的。
　　观测抹杀了左手小球颜色的随机性，同时不论距离多远，右手小球的随机性也被抹杀，成为确定的一种颜色。
　　那么问题来了，两个小球是如何做到无视空间、时间的联系？没有人知道，科学家将其称之为“幽灵般的超距作用”
　　不论距离多远，影响会同时发生，这违反了爱因斯坦相对论所限制的宇宙极限速度光速。
　　1927年，比利时，第五届索尔维会议。
　　以爱因斯坦为首的经典物理学大佬，以因果论为武器对量子力学提出了质疑，以玻尔为首的量子力学新秀以概率论应战。
　　薛定谔也提出了著名的薛定谔的猫：
　　一只猫被关在一个密闭的盒子里，盒子里有一些放射性物质，在进行观测之前我们无法知道它是否衰变。
　　所以，盒子里的放射性物质处于衰变不衰变的量子叠加状态。
　　盒子里的放射性物质一旦衰变，有一个装置就会使锤子砸碎毒药瓶，将猫毒死。反之，衰变未发生，猫便能活下来。
　　薛定谔的本意其实是通过这样的构想，来质疑量子力学的，但没想到成为了量子力学中最脍炙人口的构想。
　　按照量子力学的解释，在打开盒子看猫之前，这只猫非生非死，处在典型的量子态，即活与不活叠加的离奇状态。
　　这样的争论最终没有结果，最后爱因斯坦说出了那句经典的话：上帝不会掷筛子！而玻尔回答到：请不要去教上帝应该怎么做。
　　当然，爱因斯坦并没有否认实验所得出的客观结果，他只是认为，量子力学的理论还不完整。
　　科学家的争论可不是流氓打架，两波人的都在努力使这些诡异的结果得到合理的解释，但是进展并不如人意。
　　各路科学大咖各显所能，提出了一系列猜想：
　　模拟宇宙猜想，就是猜想我们的世界是由一台超级计算机模拟出来的，我们人类的一举一动都在它的掌握。
　　平行宇宙猜想，还记得薛定谔的猫吗？这种猜想表示，在打开盒子看猫的时候，我们的宇宙分解成了两个平行时空A和B。
　　A宇宙的放射性物质没有衰变，猫活着；B宇宙的放射性物质衰变了，猫死了。
　　那么，有多少种选择，就有多少个平行宇宙，我们的这个世界只是无数的平行宇宙中的一个。
　　在其他平行宇宙，你可能真的是世界首富，也可能是街头流浪汉。
　　你可能发动了世界大战，又可能和现在一样，只是早饭吃的是包子，而不是煎饼。
　　又有膜理论、弦理论这种玄而又玄的东西，有人表示：这些东西怕是一周没合眼，再灌上两瓶伏特加后，想出来的吧？
　　比较靠谱，或者说比较容易让人接受的猜想是爱因斯坦提出的隐变量假说大意是：
　　什么观测导致随机性的抹杀、意识影响物质的性质，都是一派胡言，这是开历史的倒车。
　　我们难道要回到地心说的时代吗？这么些诡异的结果只是有些变量，我们仍然没有找到。
　　学识渊博的读者们一定想到了，上图的这句话，好像另一个伟大的思想先贤苏格拉底也说过“我唯一知道的，就是我一无所知”
　　没错，量子力学在某种意义上来说，已经上升到了哲学层面的争论，这已经到达了人类的认知边界。
　　当然，即使科学家们搞不懂其中的奥秘，也不影响利用量子力学为人类造福，所谓：
　　别问为什么，用了再说
　　量子计算机：
　　我们都知道，我们现在用的计算机是二进制的，你可以把它想象成两个“开关”就像下面这样：
　　传统计算机速度越快，“开关”越多，那么量子计算机就是将这些“开关”换成了基本粒子比如光子、电子
　　还记得上面的“虐猫狂人薛定谔”所提到的量子叠加状态吗？在这种状态下一个基本粒子既是ON（1），又是OFF（0）
　　那么也就是说一个处于量子叠加状态的基本粒子就可以代表两个“开关”，那样，计算能力会爆炸式的增长，而且体积会非常之小。
　　简单点说，传统计算机计算怎么走出迷宫，会把所有的路一条一条的都走一遍，最后找到了出口。
　　量子计算机，会同时将所有的路都走一遍，找到出口。
　　哪个更快，可想而知，当然，量子计算机因为量子算法的关系，现在只能处理特定的大型并行计算，普通人是绝对用不着的。
　　量子加密通讯：
　　上面的量子计算机用到了量子叠加，而量子加密通讯则用到了量子纠缠。
　　用量子纠缠那“幽灵般的超距作用”为通讯双方分配“打开信息的密码”利用量子的不可分割、无法克隆的特性，保证信息的绝对安全。
　　这里有一点必须说明，所谓量子通讯并不是用量子来交流信息，而是用量子加密信息，保证安全。
　　好了说了这么多，其实是带大家到“人类的认知边界”溜达了一圈，只是溜达了一圈，真正的量子力学，可不是这区区4000字能讲清楚的。