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量子力学为何难以理解

文章来源:弘皓电子科技 类型:常见问题 日期:2017-12-11 13:56:35 分享:
      你可能听说过不少渲染量子力学如何难以理解的说法,如“连爱因斯坦都理解不了量子力学”,“费曼说,没有人理解量子力学”。但对初学者来说,这些说法有点误导,会让你以为量子力学是一种玄学、禅机,一种类似脑筋急转弯或者诡辩的东西。
      实际上,量子力学是一套清晰的数学框架,可以比作微观世界运行的一本操作手册。全世界有数以百万计的科技人员熟悉这本操作手册,就像全世界有数以百万计的管道工熟悉管道操作一样。根据这本操作手册,我们能对微观世界的运行做出精确的预测,跟实验符合得极好,常常准确到小数点后第9位甚至更多。

      波粒二象性

      那么难理解的是什么呢?是这本操作手册“为什么”是这样,这是个哲学层面的问题。而这本操作手册本身,是十分清楚的。好比你拿到《九阴真经》,虽然不明白里面很多地方为什么这么写,但你照着练就能成为武林高手。

从信息科学的角度看来,量子力学中能够利用的是三个非常违反宏观世界日常经验的要点:叠加、测量和纠缠。我们不妨称之为“三大奥义”。这不是说量子力学中只有这三个奥义,当然还有其他的,只是跟信息科学的关系不是那么大,本文中就不介绍了。


      量子叠加

      这三大奥义虽然违反“常识”,但微观世界的许多实验早已验证了它们的正确性。在阅读下文时,每当你感到“这怎么可能”、“这不是胡说八道吗”的时候,请记住,这些原理不是某个科学家的心血来潮向壁虚构,而是已经经过近百年来的无数实验反复证明的,其应用范围几乎涉及我们身边所有事物。所以,在目前的认识范围内,科学界把这些原理视为真理。


      量子纠缠
      如果你想问“如果这些理论是错的会怎么样”,回答是:你的电视就开不了机,手机就通不了信,计算机就算不了东西,灯管就发不了光。所以,你希望这些理论是错的,还是对的呢?
      如果你真心想理解量子信息,超出吃瓜群众的水平,你就一定要跨越这个心理障碍,勇敢地面对数学。这样做了以后,你就会发现,其实并不难,你完全可以做到!
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