我们对“量子”的误解究竟有多深？

误解一：量子是一种特殊的神秘物质，是宇宙之中最精细的东西

      根据质能等效原理，构成物质的分子、原子、电子、光子等微观粒子，都可以看做一个能量包。在日常生活用语中，我们习惯称那些小而硬的颗粒状的东西为“X子”,例如，珠子、棋子、砂子等。同样，像原子、电子、光子等这些小小的“能量包”，我们也习惯称之为“能量子”，简称“量子”。

      依据实验观察，电子、光子等微观粒子，具有不连续、不可分割、位置不确定、状态叠加、干涉、纠缠等特性。例如，光子是光能量的最小单元，不存在“半个光子”，同理，也不存在“半个氢原子”“半个水分子”等，说明“量子”具有不可分割性；双缝干涉实验，证明光子、电子、原子甚至一些大分子都具有干涉效应。

      一个词语的原初义，会随着时间的推移而反生演变。“能量包”或“能量子”是量子的原初义，但随着科学对微观粒子（能量包）的特性的研究不断深入，“量子”一词便有了不连续、不可分割、位置不确定、状态叠加、干涉、纠缠等含义。例如“量子空间”，应当理解为不连续的空间，而不是某种特殊的空间。

      我之所以反复强调“量子”一词的基本含义，就是要让关注它的朋友，不要将“量子”误解为某种特殊的神秘物质。让我非常恼火的是在百度搜“量子”，首先就会置顶弹出“量子仓”广告，胡说它可以对万物进行“量子植入”，实现百业升级。构成万物质子、中子、电子等，在本质上并没有什么特殊性，你那个“量子仓”植入的量子究竟是什么怪物？你不会告诉我是“暗能量”吧？如果硬要说量子植入，那么，用手电筒照射一下你的皮肤、给电灯泡通电，等等，都可以说是量子植入，但这有意思吗？百度缺钱可以买房子，不至于视广告法为空气吧？

误解二：“观察”就是人用眼睛看

      微观世界的“观察”，本质上就是一个量子系统作用于另外一个量子系统。这种相互作用可以有人参与，也可以没有人参与。“观察”事件在微观世界无时不有、无处不在，有人参与的“观察”事件，只是其中的一小部分。我们的身体，实际上也不断被“观察”之中，例如，被光照、被灰层碰撞等。我们的身体内部，原子与原子之间、电子与电子之间，相互的观察更是一刻也没有停止过。我们用眼睛观察玫瑰花，实质上是我们的视网膜被玫瑰花反射的光子观察了。

      汉语里面的“观察”，通常是指人对物的察看，一定有人参与。将“观察”一词作为量子物理学的一个专业术语，实在是太容易产生歧义了。翻译成“一个量子系统作用于另外一个量子系统”是太过于臃肿，但翻译成“相互作用”“粒子碰撞”等这些直白的词语不好么？

误解三：反直觉反直觉的量子现象，不是一种客观实在

      在宏观经典世界里，一切都是确定性的，比如说一只猫，它要么是死的，要么是活的；你站在学校的操场上，在某一个具体的时间点，就一定有一个确定的位置坐标。

      但是，在微观量子世界，一个量子系统可以处在不同量子态的叠加态上。一只猫如果被缩小为一个电子大小，它就可能同时处于“既活又死”“既在这里又那里”的叠加态。态叠加原理实际上是在希尔伯特空间中构造一个形式上很像波函数的东西。

      一个电子的“叠加态”被一个光子或电子碰撞（观察）之后，“叠加态”会变回“本征态”，有可能从一种“叠加态”变到另一种“叠加态”。这里的“观察”不需要人的参与。

      在微观量子世界里，当几个粒子在彼此相互作用后，由于各个粒子所拥有的特性已综合成为整体性质，无法单独描述各个粒子的性质，只能描述整体系统的性质，则称这现象为量子缠结或量子纠缠。量子纠缠是一种纯粹发生于量子系统的现象，在经典力学里，找不到类似的现象。假设一个零自旋中性π介子衰变成一个电子与一个正电子。这两个衰变产物各自朝着相反方向移动。在测量之前，这两个纠缠粒子共同形成了零自旋的“纠缠态”。一旦发生观察事件，电子移动到区域A，在那里的观察者“爱丽丝”会观测电子沿着某特定轴向的自旋；正电子移动到区域B，在那里的观察者“鲍勃”也会观测正电子沿着同样轴向的自旋。尽管它们相距有多遥远，对电子的观察事件一定会瞬间影响到正电子。

      无论是量子叠加，还是量子纠缠，这些量子现象都非常奇特，既反直觉又反常识。但是，无论它们多么奇特，它们都是一种客观实在的现象。在人类存在之前、在人类存在之后，在人类消亡之后，它们都一如既往地存在着。认为奇怪，那只是人的一种看法而已。它们才觉得人很奇怪呢。

误解四：观察不准确，是因为人类的观察技术不行

      很多人认为，我们之所以对微观粒子用概率描述，是因为微观粒子运动速度太快，所以看起来好像同时处于多个位置，实际微观粒子一直都只处于一个位置，只是运动太快而已。但是大家是否想过一个问题，一个微观粒子运动速度再快能快过光速吗？以我们目前的测量技术，连光速都可以精确测量出来，难道还不能用我们的技术去追踪一个小于光速的微观粒子？微观粒子本来就不确定。微观世界只能预测概率不是因为我们观察技术不行，而是因为“概率”是微观世界的本质属性，也就是微观物体本身就一直处于“不确定状态”。

      千万不要把宏观世界的直觉和经验，拿来判断微观世界。微观量子世界的神奇性，完全超过了我们的想象。

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