“浪”的量子力學解釋

0x00 前言

這個五四青年節(jié)，小破站的一個《后浪》的視頻引爆了兩代人的網(wǎng)絡論戰(zhàn)，“前浪”們感慨，“這屆年輕人不好帶了！”“后浪”們覺得，“視頻就不是真實的世界！”

好吧，讓我們回歸那個關于“浪”的視頻。俗話說的好，“遇事不決，量子力學！”既然是浪，我們就從量子力學來解釋“前浪”和“后浪”的分歧。

浪，可以看成是波，具有波動性，波動性進一步說就是不確定的，在微觀量子層面（后浪的個體層面）就是不確定的，只有深切測量（觀察）每個量子（后浪）時才以特定的方式呈現(xiàn)。當多個量子（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，當后浪在看視頻《后浪》時，總覺得這不是自己，這既是個體與集體的差異，又是微觀層面與宏觀層面呈現(xiàn)的不同。但是，當后浪們對視頻表達出不同意見時，前浪們又固執(zhí)的認為視頻中的后浪就是現(xiàn)實中的后浪，這就是把“浪”（波）當成了“石頭”（粒子），簡單的用粒子的確定的特性來描述后浪了。

那么，真實的“后浪”應該是什么樣子呢？用量子力學來解釋的話，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，我就再啰嗦一會兒，寫寫我學量子力學的一點感悟。

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

0x01 量子力學的要點

一、定義

量子力學是一門正在發(fā)展的新興學科，它統(tǒng)一了波和粒子的革命，顛覆了人們的世界觀，升級了人類的認知，讓人類挖掘到了“知識大樹”的“樹根”。

量子力學是一種未知理論的低能有效理論，同時也是一種只能描述相對簡單現(xiàn)象的簡單有效理論。量子力學有9種相互等價、又截然不同的表述形式，這些表述形式都經(jīng)過了大量實驗證實，而且相互之間能通過數(shù)學進行轉(zhuǎn)化，存在等價性。

量子力學的解釋非常多，每種解釋都有一定的道理，解釋沒有“誰最正確”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

目前的知識告訴我們，量子就是波粒二象性。對，就是那個我們中學學習的那個波粒二象性。簡單來說，量子就是同時具有粒子和波的特性于一身的，能量存在的，最小單元。這里要強調(diào)一下，量子不能等同于點狀粒子。

我的理解是，量子就是我們能觀測到的多個“微觀”復雜物件疊加態(tài)的“宏觀”呈現(xiàn)。（個人理解，請批評指正。）

三、波粒二象性

二象性指的是一個物體同時具有兩種性質(zhì)，波粒二象性就是同時具有波和粒子的性質(zhì)。因此，理解波粒二象性要同時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，也是理解萬物的基石，沒有波粒二象性就沒有我們的宇宙，更不會有地球生命（碳基生命）的存在。同時，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。

波動特征和粒子特征一一對應，同時存在。這才是波粒二象性的正確理解。

0x02 量子力學的作用

按照目前自然科學的知識，量子力學是匯集除廣義相對論以外的，所有自然科學知識的原點。目前來看，這個原點只有兩個，這兩個原點組成了所有“知識”的坐標系，如果一種“知識”不能在這兩個原點組成的坐標系里找到位置，那么這種“知識”連錯誤都稱不上。

量子力學的作用就像是一個載體，為自然科學知識提供著養(yǎng)分。

一、上帝擲不擲骰子

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

那么，不測量時，世界是什么樣呢？

二、世界的模樣

不測量時，粒子會以你不熟悉的、不確定的波函數(shù)形式存在。這個波函數(shù)不是測量時的波函數(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，波的不確定性通過退相干限定在一定范圍，相當于收起了波動性，只呈現(xiàn)出粒子性，這就是我們熟悉的宏觀世界。

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

三、量子力學的最新應用

超導量子計算芯片。2019年10月，Google宣稱，這是人類第一次讓量子模擬機對特定問題的計算速度，超過了經(jīng)典計算機。

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

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

量子精密測量。這個技術(shù)有點兒反直覺。它突破了經(jīng)典統(tǒng)計誤差的極限，利用海森堡不確定性原理，卻能讓測量結(jié)果變得更確定。比方說，我們可以用它測量微弱的人體磁場。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。這個新技術(shù)就像磁共振一樣，會給醫(yī)生打開一個監(jiān)測人體狀態(tài)的新窗口，成為現(xiàn)有醫(yī)學手段的一個重要補充。

0xFF 如何用量子力學解釋“浪”

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

這個世界的前浪們也一樣符合量子力學解釋，在發(fā)展的過程中，無序的前浪們被改造或淘汰，最終留下來有序的前浪們獲得話語權(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，量子力學告訴我們，無序才是世界的本質(zhì)。大多數(shù)無序的后浪們會覺得前浪們所描述的后浪太不真實，不是自己這個后浪，也不是自己身邊的后浪。所以，分歧就產(chǎn)生了，然后就開始了網(wǎng)上的“罵戰(zhàn)”。

量子力學同樣告訴我們，人類之所以能夠發(fā)展，就是把無序的事物改造成有序發(fā)展的文明。 因此呢，文明的發(fā)展，最終會走向有序，現(xiàn)在的后浪們在未來也會變得和現(xiàn)在的前浪們一樣，主導著世界的話語權(quán)，只是不知未來的后浪們又將會是何種的無序。無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序的后浪拍，這或許就是世界。

如此的，循環(huán)往復......

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內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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