费恩曼：没人能懂量子力学，超光速10000倍的量子纠缠是无解谜题

身为诺贝尔物理学奖的获得者，以及量子力学的重要推动人，费恩曼却提出：没人懂得量子力学。

量子力学存在了多久？从普朗克1900年的最初提出算起，已经过去了一个多世纪。量子力学是如何提出的？有哪些有趣的实验？它的发展有哪些科学家的贡献？它的意义如何？为什么费恩曼会认为，没人懂得量子力学？超光速10000倍的量子纠缠真是无解的谜题吗？

颠覆人们想象的量子力学

量子力学是谁创造的

1900年普朗克提出了量子的概念，认为这是一份一份传递的能量。不过这种对量子的解释，显然过于肤浅，没有得到大范围的认同，也无法用其解释清楚某些现象。

当时的科学家,对光是什么这个问题很感兴趣,有些认为光是波的形式、有些认为光是粒子的形式，为了得出结论，持有两种不同观点的科学家们，决定聚集到一起，做个实验。

马克思·普朗克

实验名叫双缝干涉，操作也很简单，就是在安装好的实验装置上，观察光透过去的形状，如果屏幕处出现了两条杠，则说明光是由粒子构成，如果出现了许多干涉条纹，则证明光是由波组成。

原本该实验应该结束得很快，可是科学家却发现，实验的结果有所差异，不能简单地认为光是由粒子或是波构成。为了得到更精确的实验结果，科学家们用上了摄像机，他们发现，摄像机所记录的结果，与他们肉眼看到的完全不同。

双缝干涉实验的概念图

比如，科学家用肉眼观察到的，就是干涉条纹，而摄像机中记录的却是两条杠。这让他们很是不解，不过那时候的他们，已经对光的“属性”有了大致的了解，只不过一直没有得出确定的结论。

1916年，爱因斯坦通过数学公式（p=mc=h/λ）明确建立了光子的定量分析，最后发展为量子的“波粒二象性”。

物理巨匠——爱因斯坦

也就是说，光不仅拥有波的属性，同时也有粒子的属性。

不过这一结论只是被延伸出来的，可能连爱因斯坦自己都没怎么搞明白，后来量子力学又经过了玻尔、德布罗意、玻恩、海森堡等物理学家的发展，形成了一套较为完整的理论，但其实，要让他们真的将量子力学，解释清楚，恐怕很难。

光具有波粒二象性

毕竟量子力学，是建立在实验现象之上的学科，充满了许多假设，不算是有一幅较为清晰的研究图景，常常会把人搞得自相矛盾，又或者说，它本身就充满了矛盾。

哥本哈根学派对量子力学的解释，算得上是比较系统的，不过爱因斯坦认为，他们也只是在给量子力学打补丁而已。

根本哈根学派的代表人物

哥本哈根学派对量子力学的解释：

哥本哈根学派认为，量子力学的核心思想是“不确定性”，也就是说，人们无法同时测量出微观粒子的位置和速度（动能）

量子力学里面的重要公式

该学派认为不确定性，在量子力学中的所有现象中都存在，比如人们想要测量某个微观粒子的位置，就必须先要观察到它的存在，当然一般无法用肉眼看到，通常需要借助更为精密的仪器。

不过微观粒子的质量和体积非常小，很容易受到照射的干扰，人们可以选择使用较短波长的波，来测量微观粒子的位置，但短波所携带的能量也会更大，它同样会干扰到粒子本身的状态，使得人们无法测量出它的速度。

光粒子

或者这样解释，微观粒子会在我们观测它的时候，以清晰稳定的状态出现，而没有受到关注的时候，它的状态是很模糊的。听起来确实很奇幻，但量子力学本身就很诡异。

科学家用波函数来描述这一现象，他们认为：

当我们观测某个微粒时，波函数就会坍缩，成为精确的粒子，也就是说人们的观测，直接影响到粒子的状态。

粒子波函数

这样说的话，之前科学家所做的双缝干涉实验，会不会也是因为增加摄像机这一观测器材，光透过的结果才发生了变化？

由此看来，量子力学的世界着实过于诡异了，那些微观粒子，居然还能感知到自己是否被观测，还知道用不同的状态来应对。

微观粒子

当然也有科学家并不认同这一观点，比如著名的薛定谔的猫理论，就是为了反驳和讽刺，不确定性理论所提出的。按照不确定性理论，实验中的猫。会在处于镭的衰变和不衰变，两种状态的叠加下，变得既死又活，当然这是不可能存在的现象，只要将箱子打开，便能知道猫是死是活。

薛定谔的猫实验

哥本哈根学派还根据不确定性原理，提出了量子纠缠现象，爱因斯坦将其称为“鬼魅般的超距作用”，让我们一起来看看更加诡异的量子纠缠现象。

量子纠缠：

量子纠缠是指，在量子力学中，多个粒子相互作用时，无法再用其单独的性质解释，而只能综合其整体性质来描述。

量子纠缠示意图

哥本哈根学派基于不确定性原理，提出了量子纠缠的现象，在他们的结论中，两个粒子无论相距多远，只要有一方被发现，另一方的信息，自然也会浮现出来。比如宇宙两端的手套，在打开其中一个，发现是左手套时，既然会知道另一个是右手套。

量子纠缠

因为它们在最初形成时，已经确定了其本身的特性，打开后的观测，并不会改变结果。

而如今我国科学家潘建伟和他的团队得出的结论是：量子纠缠的作用速度至少是光速的10000倍。

这一结论与爱因斯坦的EPR佯谬不符，也许相对论中的光速现象相矛盾，也就是说，量子纠缠的新发现，推翻了曾经发展量子力学的科学家所提出的理论。

科学家们想象的宇宙中的量子纠缠

如此说来，连研究和发展量子力学的物理学家，都好像无法完全理解它，费恩曼所说的：“没人能懂量子力学。”也就能够理解了。

量子纠缠现象，如今在量子通讯行业有了应用，人们利用这种现象，对通讯内容进行“加密”，而且安全性极高，毕竟微观粒子的不确定性，使得生成的密码的随机性极大，很难破解。就算被破解了，也能跟踪找到破解者的位置。

量子通讯

费恩曼是谁

理查德·费恩曼被称为爱因斯坦之后，最睿智的物理学家。1965年因构建了量子电动力学的新理论，将诺贝尔奖收入囊中。

虽然他曾说，没人懂得量子力学，但显然，他已经是世上最懂量子力学的科学家之一。

物理学家费因曼

理查德 费恩曼发明的费曼图、费曼规则和重正化的计算方法，是研究量子电动力学和粒子物理学不可缺少的工具

同时理查德 费恩曼也是首次提出纳米概念的科学家，为纳米技术的发展影响重大。

纳米技术

值得一提的是，他还是查明当年挑战者号失事原因的人。1986年1月28日，挑战者号航天飞机搭载着7名航天员，在佛罗里达州发射升空，仅仅在73秒之后便发生了解体，7名宇航员全部遇难。

此次航天事故影响严重，美国航空局和政府决定彻查原因，给家属和人们一个交代，同时避免类似事故的发生。费恩曼便是参与事故调查的一员，正是他做了O型环演示实验，用一杯冰水和一只橡皮环，向公众演示了挑战者号解体的真正原因，就是飞机上的橡胶圈，在低温环境下失去了弹性。

挑战者号失事现场

密封圈失效，使得燃料舱的火焰泄露出来，烧坏了航天飞机的内部结构，从而导致了解体。