你对现今的量子物理了解多少

㈠ 量子物理说明了什么

想象一下吧，如果说世界真的被某个超脱于宇宙之外的计算机模拟着，那我们照理来讲应该完全察觉不出这一点，毕竟我们也是模拟出来的。当然，这并不是重点和重要的。

重要的在于：叠加态是真实的！是的，一个东西就的确可以处在两个不同的状态上，比如同时在法兰克福和合肥。
然后必须要澄清一个人们对量子物理的误解：世界并不是离散的！当然这个和上面的其实是一个意思。

世界是连续的。如果你稍微懂一点量子物理，你应该知道量子物理中的量子态是在Hilbert空间里面演化，而Hilbert空间是连续的。而坐标空间，或者说我们的三维世界也是hilbert空间的子空间。换句话说，我们这个世界也是连续的。

因为世界上的原子是有限数目的，我们确实可以（？）把描述整个宇宙的Hamiltonian当成一个矩阵写出来，然后算出它的所有eigenvalue（也就是你们说的离散的能量值），但问题是，这些eigenvalue并不代表宇宙只能处在这些能量的状态上，宇宙完全可以在这些eigenvalue对应的本征态构成的hilbert空间里面任意演化。

不是学物理的看不懂也没关系，反正领会精神就行了：
世界是连续。而且非常非常的连续，连续到你以为分开的空间都被纠缠在一起。

再说一点，塌缩现象。这个东西并不是观察者效应。民科或神棍们最喜欢的就是那这个测量塌缩现象说事。但问题在于，塌缩根本上是小量子系统（被观察的东西）和大量子系统（观察者或者测量仪器）耦合之后在这个巨大的hilbert空间里面发生的特别特别复杂的演化。所以它并不神棍。
于是，一个东西之前是既是1又是0，这件事情是真实的。然后它被你测量后变成了纯0，这个也是真实的，因为这东西是被你用“测量”这个过程给玩坏了（而不是你测量之前就是0），然后他被变成0了。

㈡ 什么是量子物理学

什么是量子物理?简而言之，物理学解释了一切事物的运作方式:这是我们对构成物质的粒子的本质以及它们相互作用的力的最佳描述。

量子物理学是原子工作原理的基础，也是化学和生物学的原理。你，我和门柱，至少在某种程度上，我们都在跟着量子节奏跳舞。如果你想解释电子如何通过电脑芯片，光子如何在太阳能电池板中变成电流，或者如何在激光中自我放大，甚至是太阳如何持续燃烧，你就需要使用量子物理学。

对物理学家来说，困难和乐趣就从这里开始了。首先，没有单一的量子理论。还有量子力学，支撑这一切的基本数学框架，它是在20世纪20年代由尼尔斯·玻尔，维尔纳·海森堡，埃尔温·薛定谔等人首先发展起来的。它描述了一些简单的事情，比如单个粒子或少数粒子群的位置或动量如何随时间变化。

但要理解现实世界中事物是如何运作的，量子力学必须与其他物理元素结合起来——主要是阿尔伯特·爱因斯坦的狭义相对论，它解释了当物体快速移动时会发生什么——从而创造出所谓的量子场理论。

三种不同的量子场理论处理物质相互作用的四种基本力中的三种:电磁力，它解释了原子是如何结合在一起的;强核力，它解释了原子核在原子中心的稳定性;以及弱核力，这解释了为什么有些原子会发生放射性衰变。

在过去的50年左右时间里，这三个理论被汇集在一个摇摇晃晃的联盟中，被称为粒子物理学的“标准模型”。尽管给人的印象是这个模型是用胶带粘在一起的，但这是迄今为止所设计出的关于物质基本工作原理的最准确的测试图像。它最辉煌的成就是在2012年发现了希格斯玻色子(Higgs boson)。希格斯玻色子赋予了其他所有基本粒子质量，早在1964年，就有人根据量子场论预测希格斯玻色子的存在。

传统的量子场理论很好地描述了高能粒子加速器的实验结果，比如欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(Large Hadron Collider)，希格斯粒子就是在那里被发现的，它探测物质的最小尺度。但如果你想了解在很多不那么深奥的情况下，电子如何在固体材料中运动或不运动，从而使一种材料成为金属、绝缘体或半导体，事情就变得更加复杂了。

但在所有这些实际问题的背后，隐藏着一个巨大的量子之谜。在基本层面上，量子物理学预测了物质如何运作的非常奇怪的事情，这些事情与现实世界中事物的运作方式完全不一致。量子粒子可以像粒子一样，在一个单一的位置;或者它们可以像波一样，分布在整个空间或同时分布在几个地方。它们如何出现似乎取决于我们选择如何测量它们，而在我们测量它们之前，它们似乎根本没有确定的属性——这让我们想到一个关于基本现实本质的根本难题。

这种模糊性导致了明显的悖论，比如薛定谔的猫，由于一个不确定的量子过程，一只猫既死又活。但这还不是全部。量子粒子似乎也能在瞬间相互影响，即使它们相距很远。这种真正令人迷惑的现象被称为纠缠，或者，用爱因斯坦(一位伟大的量子理论评论家)创造的短语来说，“远距离的幽灵行为”。这种量子能力对我们来说是完全陌生的，但却是超安全量子密码和超强大量子计算等新兴技术的基础。

㈢ 量子物理的简介

尽管量子力学是为描述远离我们的日常生活经验的抽象原子世界而创立的，但它对我们日常生活的影响无比巨大。没有量子力学作为工具，就不可能有化学、生物、医学以及其他每一个关键学科的引人入胜的进展。没有量子力学就没有全球经济可言，因为作为量子力学的产物的电子学革命将我们带入了计算机时代。同时，光子学的革命也将我们带入信息时代。量子物理的杰作改变了我们的世界，科学革命为这个世界带来了的福音，也带来了潜在的威胁。
量子力学既不象广义相对论那样来自于对引力与几何关系的光辉洞察力，也不象DNA的破译那样揭开了生物学一个新的世界的神秘面纱，它的起源不是一步到位的，是历史上少有的天才荟萃在一起共同创造了它。量子的概念如此的令人困惑以至于在引入它以后的20年中几乎没有什么根本性的进展，后来一小撮物理学家花了三年时间创立了量子力学。这些科学家为自己所做的事情所困扰，甚至有时对自己的所作所为感到失望。
或许用下面的一段观察资料能最好地描述这个至关重要但又难以捉摸的理论的独特地位：量子理论是科学史上能最精确地被实验检验的理论，是科学史上最成功的理论。量子力学深深地困扰了它的创立者，然而，直到它本质上被表述成通用形式75年后的今天，一些科学界的精英们尽管承认它强大的威力，却仍然对它的基础和基本阐释不满意。
今年是马克斯·普朗克（Max Planck）提出量子概念100周年。在他关于热辐射的经典论文中，普朗克假定振动系统的总能量不能连续改变，而是以不连续的能量子形式从一个值跳到另一个值。能量子的概念太激进了，普朗克后来将它搁置下来。随后，爱因斯坦在1905年（这一年对他来说是非凡的一年）认识到光量子化的潜在意义。不过 量子的观念太离奇了，后来几乎没有根本性的进展。现代量子理论的创立则是斩新的一代物理学家花了20多年时间的结晶。
您只要看一下量子理论诞生以前的物理学就能体会到量子物理的革命性影响。1890年到1900年间的物理期刊论文基本上是关于原子光谱和物质其他一些基本的可以测量的属性的文章，如粘性、弹性、电导率、热导率、膨胀系数、折射系数以及热弹性系数等。由于维多利亚型的工作机制和精巧的实验方法的发展的刺激，知识以巨大的速度累积。
然而，在同时代人看来最显着的事情是对于物质属性的简明描述 基本上是经验性的。成千上万页的光谱数据罗列了大量元素波长的精确值，镇迹但是谁都不知光谱线为何会出现，更不知道它们所传递的信息。对热导率和电导率的模型解释仅符合大约半数的事实。虽有不计其数的经验定律，但都很难令人满意。比如说，Dulong-Petit定律建立了比热和物质的原子重量的滑旅唯简单关系，但是它有时好使，有时不好使。在多数情况下同体积气体的质量比满足简单的整数关系。元素周期表尽管为化学的繁荣提供了关键的组织规则，但也无任何理论基础。
在众多的伟大的革命性进展中，量子力学提供了一种定量的物质 理论。现在，我们原则上可以理解原子结构的每一个细节；周期表也能简单自然地加以解释；巨额的光谱排列也纳入了一个优雅的理论框架。量子力学为定量的理解分子，流体和固体，导体和半导体提供了便利。它能解释诸如超流体和超导体等怪异现象，能解释诸如中子星和玻色-爱因斯坦凝聚（在这种现象里气体中所有原子的行为象一个单一的超大原子）等奇异的物质聚集形式。量子力学为所有的信培科学分支和每一项高技术提供了关键的工具。
量子物理实际上包含两个方面。一个是原子层次的物质理论：量子力学；正是它我们才能理解和操纵物质世界。另一个是量子场论，它在科学中起到一个完全不同的作用，稍后我们再回到它上面来。 量子革命的导火线不是对物质的研究，而是辐射问题。具体的挑战是理解黑体（即某种热的物体）辐射的光谱。烤过火的人都很熟悉这样一种现象：热的物体发光，越热发出的光越明亮。光谱的范围很广，当温度升高时，光谱的峰值从红线向黄线移动，然后又向蓝线移动（这些不是我们能直接看见的）。
结合热力学和电磁学的概念似乎可以对光谱的形状作出解释，不过所有的尝试均以失败告终。然而，普朗克假定振动电子辐射的光的能量是量子化的，从而得到一个表达式，与实验符合得相当完美。但是他也充分认识到，理论本身是很荒唐的，就像他后来所说的那样：“量子化只不过是一个走投无路的做法”。
普朗克将他的量子假设应用到辐射体表面振子的能量上，如果没有新秀阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein），量子物理恐怕要至此结束。1905年，他毫不犹豫的断定：如果振子的能量是量子化的，那么产生光的电磁场的能量也应该是量子化的。尽管麦克斯韦理论以及一个多世纪的权威性实验都表明光具有波动性，爱因斯坦的理论还是 蕴含了光的粒子性行为。随后十多年的光电效应实验显示仅当光的能量到达一些离散的量值时才能被吸收，这些能量就像是被一个个粒子携带着一样。光的波粒二象性取决于你观察问题的着眼点，这是始终贯穿于量子物理且令人头痛的实例之一，它成为接下来20年中理论上的难题。
辐射难题促成了通往量子理论的第一步，物质悖论则促成了第二步。众所周知，原子包含正负两种电荷的粒子，异号电荷相互吸引。根据电磁理论，正负电荷彼此将螺旋式的靠近，辐射出光谱范围宽广的光，直到原子坍塌为止。
接着，又是一个新秀尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）迈出了决定性的一步。1913年，玻尔提出了一个激进的假设：原子中的电子只能处于包含基态在内的定态上，电子在两个定态之间跃迁而改变它的能量，同时辐射出一定波长的光，光的波长取决于定态之间的能量差。结合已知的定律和这一离奇的假设，玻尔扫清了原子稳定性的问题。玻尔的理论充满了矛盾，但是为氢原子光谱提供了定量的描述。他认识到他的模型的成功之处和缺陷。凭借惊人的预见力，他聚集了一批物理学家创立了新的物理学。一代年轻的物理学家花了12年时间终于实现了他的梦想。
开始时，发展玻尔量子论（习惯上称为旧量子论）的尝试遭受了 一次又一次的失败。接着一系列的进展完全改变了思想的进程。

㈣ 谁能告诉我量子物理到底是什么

量子力学（Quantum Mechanics）是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支，主要研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论它与相对论一起构成现代物理学的理论基础。量子力学不仅是现代物理学的基础理论之一，而且在化学等学科和许多近代技术中得到广泛应用。
19世纪末，人们发现旧有的经典理论无法解释微观系统，于是经由物理学家的努力，在20世纪初创立量子力学，解释了这些现象。量子力学从根本上改变人类对物质结构及其相互作用的理解。除了广义相对论描写的引力以外，迄今所有基本相互作用均可以在量子力学的框架内描述（量子场论）。

㈤ 到底什么是量子物理

我一直强调量子力学的基本假设应该首先被接受。

我认为对量子力学的理解,当然,我可以阅读一些书,了解一些基本实验(双缝干涉,纠缠态),也可以直接从基本假设来理解,因为它不是更加困难比牛顿定律的理解。

量子力学是物理世界的研究微观粒子的运动规律的物理学分支,主要研究原子、分子、凝聚态,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论,它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础。量子力学不仅是现代物理学的基本理论之一，而且在化学和许多现代技术中也得到了广泛的应用。

但是这个其实是一个术业有专攻的题，作为非专业人士确实难以回到。也不建议去和非专业人士探讨，完全是牛头不对马嘴的一个结果。

㈥ 量子物理学到底是什么

在初中和高中的时候，我们就接触过物理这本课程，而里面提到了量子物理学的代名词，很多人都以为量子物理学的含义，只是一些微小事物的代称而已，其实不是。那么量子物理学是什么呢？量子物理学是伟大的物理学家普朗克提出来的，它的含义就是研究微观世界的理论，有人也它为称量子物理学现象的物理学,，下面我们来详细分析一下吧。

量子力学研究的都是远离我们生活经验的一些抽象原子世界，对我们的日常生活影响比较大。如果要是没有量子力学的话，那么就不可能有化学，生物，医学以及其他相关量子，物理学的一些知识结构。所以理解了量子物理学，那么就可以洞察到其他的相关知识，量子理论是被人们评价为最精确最成功的理论，所以量子物理学对人类的贡献是非常大的。

㈦ 其实你可以完全了解量子力学

你一定知道磁铁吧，你也知道金。

当你把你手上的金戒指连续26或27次对折后，最小的那块就是黄金的最小单位了：金原子。

宇宙中所有物质都是由原子构成。

原子又是由什么构成的呢？

现在，你就要进入“量子世界”，它是由基本物质和光组成。

现在，我们将你无限的缩小，我们去看看两个磁铁之间会有什么火花。

两个磁铁将要靠拢，你就紧贴着其中一个磁铁。

你能看到摇摆的原子，当他们无限接近时，突然！一阵光闪现，再接近，越来越多的光珠出现，你或许快被闪瞎了。

这就是超距反应。你刚才看到的是一种神秘力——电磁力。这种作用力由虚光子携带。

宇宙中的任何地方，都存在电磁场，虚光子可以在任何时刻出现。

这种作用力，被一种叫做“电磁荷”的东西支配。

虚拟光珠就是把同种电荷排斥，异种电荷吸引的东西。它们距离越近，虚拟光珠就越多。

事实上，电磁场不仅规范了所有电荷和磁荷物体的运动，还创造了一切带电粒子、光！

现在我们再来研究一下原子，我们大多数人知道原子核，以及外面的电荷。当你变得足够微小时，事实上，你还是很难抓到电子，因为它们总是以无法预测的方式改变自己的轨迹。

好不容易，你抓住了一个电子，是的，你确实抓到了他，你握紧，再握紧……突然，它消失了。

确实，它消失了。

原来它在你手心挖了地道，钻出去了。

量子跃迁，这是只有在足够小的尺度才会发生的现象。它的特性之一：它能自由跳跃。这种现象被称为“量子隧穿”或者“量子跃迁”。而且，量子世界的所有粒子都能如此。

它们的神秘在于，的确以隧穿的形式运动，而实际上这里没有什么隧道……

因为量子隧穿，它们可以任意穿梭不受任何阻碍。一切的一切，只是因为，它们能够在周围的“场”中借到能量。并且，你不可能会知道它们借到了多少能量，因为你无法测得它的速度。

量子隧穿会让你觉得天方夜谭。爱因斯坦曾经对他的学生说：“如果你们理解了我要告诉你们的事情，那么显然我没有讲清楚”。

德国物理学家宾宁和瑞士物理学家罗雷尔用实验证明了量子隧穿。他们将一根极细的针连接到电流仪上扫描物体表面，不让针尖接触表面，然后他们检测到了电流，这意味着电流来自电子跃迁。他们还造出了“隧道扫描显微镜”。这台机器能看到原子本身。因此，他们获得了1986年诺贝尔物理学奖。

如今的科学认为，电子不由比它更小的微粒组成，它们就是电磁场的产物，是电磁场的一种表现。先前我们称之为虚拟光子的，它们是虚拟粒子，是各种作用力的力载流子，存在的意义在于携带作用力。

实光子和电子一样，也是电磁场的基本表现，不由任何其他物质构成。而他们的碰撞，却能产生神奇的反应。

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很多光子从太阳的内核中，大约花了8分钟到达地球，当它好不容易逃出太阳时，见到电子，它就消失了。

而与此同时，电子变得狂暴不安，因为它被激发了。

电子吞下了光子。

它们能相互作用，能相互转化。

看上去很奇妙，事实上你早就熟悉它。当阳光照耀在你的肌肤上，你会消去寒意沐浴在阳光的温暖中，你的皮肤当然和其他物质一样由原子构成，当阳光照射时，皮肤的原子和电子会捕获一些光子，进入激发状态。在激发状态下，电子摇摆不定，于祥运纤是你就感受到了皮肤带来的热量。

在此，你得到了惊人的发现，物质与光能相互转化。

这也能解释这世间的颜色。

原子在吞了光子后，也能吐出，让我们和其他物谨仿体以颜色的形式“发光”。那些颜色就是原子的电子所吞噬而又释放的颜色。其他的颜色就被物质所吸收变成热能或被储存。

如果没有电子和光子的反应，我们看到的将是一片黑暗的世界。

前面我们提到了引力，引力让你紧贴着地面，但是为什么没有让你直接渗透到地心呢？为什么我们不能穿越地面呢？

电子依然会给你答案。

如果你想在原子核外增加一个电子，那么它就必须符合一定的规则，因为每个电子都有自己的电子轨道，如果一层已经填满，新来的电子就只能寄托悄汪在其他轨道上。（这里提的轨道是一个区域）

这叫做泡利不相容原理，1925年瑞士物理学家泡利发现了它，也因此在1945年获得了诺贝尔物理学奖。

因此，你无法穿越地面，因为地面原子的最外层电子不允许你的最外层电子通过，因此，你们之间只能保持距离。

那我们为什么又能随意的穿越空气呢？

因为我们的原子绑在一起，构成了我们相对固体的状态，而空气的原子（分子）并没有绑在一起，它们可以为你让路。这也是固体和液体气体的区别。

我们弄懂了原子核外的电子，那我们势必进入原子核一探究竟了。

原子核比电子重了1836倍，初中物理告诉我们，原子核由质子和中子构成，当然，现实世界并不这么简单。

新西兰的物理学家卢瑟福在1911年发现了原子，但他不知道质子之中还有物质。

在质子内部，你会发现无数的虚拟粒子出现，消失，他们不同于虚拟光子，他们携带了另外一种作用力，这些力让我们的原子不至于瓦解，他们更加强大，因此成为“强相互作用力”。

质子中，有三个小东西，叫做“夸克”，他们真的是三个形影不离的家伙，也是世界上最忠诚的家伙（可惜是轰轰烈烈的三角恋）

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他们之间的距离越远，强相互作用力就会越大，那些虚拟粒子也就越多越狂暴。夸克相互绑在一起，自然要有人来看守他们，而看守这个监狱的守卫就是胶子（它们的确像胶水一样）。

胶子和夸克构成了世界上的质子。

胶子是我们已知的最强大力量——强核力的携带者。

胶子和质子属于另一个“场”，这也是一个量子场，它们也能隧穿，突然出现，突然消失，它们属于强相互作用场。

这个场中有六种夸克，这里我们只介绍其中的两种：“上夸克”和“下夸克”。质子中有两个上夸克一个下夸克。

与此对应的中子，英国物理学家詹姆斯首先发现它并因此获得诺贝尔物理学奖，中子里，胶子禁锢了两个下夸克和一个上夸克。

中子和质子能共存于原子核，这一切得益于一种强作用力。

两个胶子，在一瞬间变成了夸克！这时它们成为另一种强作用力的携带者，它们飞奔到附近的夸克监狱时，又变回了胶子，这样的物质交换，让中子和质子能共存，确保了原子核的稳定，参与交换的粒子，那两个胶子（夸克），被称为“介子”，它们携带的力被称为“强核力”，一种非常大的吸引力。日本物理学家预言了它的存在也获得了诺贝尔物理学奖。

而有趣的是，原子的核聚变，让多个原子变成一个原子，自然会有多余的胶子和介子被解放。（就如部门合并会裁员一样），胶子和介子带有质量，而这丢失的质量变成了能量让恒星闪耀。

根据爱因斯坦的E=mc²（E是能量，m质量，c光速），转化而来的能量也很大了，所以太阳如此闪耀。

有了强相互作用力和强核力，当然自然界就有弱核力了。（因为大自然总是像阴阳一样平衡）。

这种力可能会让你恐惧，因为它们和强核力的作用相反，它们能让原子核崩裂，这种量子场成为“弱核力量子场”，它们也有自己的基本粒子和作用力携带者。

“放射性”就是它们的特征之一。

放射性能对人体造成伤害，人人都知道，也因此，科学家们在研究它时作出了很多牺牲，着名的科学家居里夫人就是其中之一。

要对它研究，我们或许需要在大一点的原子中去探究。

在你身边让你最熟悉的或许就是金原子了。

黄金实在恒星爆炸时产生的，而不是在恒星活着时诞生。

不过金原子还不够大，我们需要对钚-239进行研究。在它的原子核中，会有一个虚拟粒子击中下夸克，让其变成上夸克，于是，一个中子变成了质子，胶子监狱难以平衡了，整个原子就不再平衡。

那些原子疯狂地分裂，变成更小的原子，每个原子核都在争抢电子，这每一步都会有大量的能量释放。这就是弱核力的一种表现形式，其携带者就是W和Z玻色子。

刚才的现象，叫做原子核的自发裂变，放射性衰变。

纵观这次衰变，你会发现能量少了一些，它被一种粒子带走了——“中微子”。它们不受任何阻碍，能穿越皮肤，这似乎很恐怖，它甚至能穿越地球。或许这让你惴惴不安，不过不用担心，这不是对你造成伤害的粒子，而危险的是：夸克监狱，电子和光子。

夸克监狱，也就是两个质子和两个中子，成为“阿尔法粒子”。它们实际上就是失去一个电子的氮原子，所以它们为了保持稳定，就疯狂地从外处寻找电子，当你在附近时，它们就会在你的皮肤上寻找电子，形成了所谓的放射性灼烧。

第二种是高能电子，它能将远处（你的皮肤）上的电子击飞，击飞后，结果可想而知。

第三种是高能光子，如伽马射线，它们也能从原子带走电子，同样的带来灼烧，而更恐怖的是，伽马射线能穿透皮肤，还会对我们的DNA构成威胁，这带来的可能就是基因突变和癌变了。

可见，放射性衰变后果异常可怕，但它也没那么坏，它也创造了我们。

在地幔层，无时无刻都在发生衰变（远古时期或许更频繁），它们释放的这些高能粒子产生巨大热量，让我们地球有了温暖，爆发了地震或火山爆发，这在现在是灾难，但在远古时期，正是这些剧烈的地质变化产生了原始海洋，在其中孕育了生命。

没有放射性，我们也就不存在了。

自此，我们了解了4种作用力：引力，电磁力，强核力，弱核力。他们都有自己的基本粒子。

引力：引力子（或许它不存在，我们稍后会说到）

电磁力：光子

强核力：胶子

弱核力：W和Z玻色子

这里，或许我有必要说说什么是虚拟粒子了。

虚粒子：根据量子力学的不确定原理（之后会提到），宇宙中能量在短暂时间内在固定的总数值左右起伏，在这起伏时间里，会诞生粒子，之后又消失。

当你学习知识时，或许你需要先站在伟人的肩上。

我想我可以很有把握的说，没有人懂量子力学。

理乍得·费曼 1965年诺贝尔物理学奖得主

上帝很微妙，但他不会恶作剧。我又很怀疑，或许上帝喜欢恶作剧。

阿尔伯特·爱因斯坦 1921年诺贝尔物理学奖得主

没有任何能够转化为图像的语言能描述量子跃迁。

马克斯·玻恩 1954年诺贝尔物理学奖得主。

那些在一开始接触量子理论时没有感到震惊的人不可能真正理解它。

尼尔斯·1922年诺贝尔物理学奖得主。

物理学毕竟是一门科学，科学就应该从简，于是，有科学家企图将4中作用力统一。

在1979年，三位美国科学家作出了一个惊人的发现：电磁力和弱核力是另一种作用力、另一种场的两种不同表现。被称为“电弱场”。

这为更大理论——一个理论铺下了道路。

真空真的什么都没有吗？

让我们想象一下，给你一个粒子，如果你不去观察，它会沿着什么轨迹运动呢？实际上，一个粒子能经过你想象的所有途径，并且是同时！这是因为量子场会给粒子带来奇怪的效应。

这就的确意味着它分裂成很多自己的影像，这些轨迹填满了空间和时间的所有点，你在任何时间地点都可能见到他，只是概率不同罢了。

再重复一遍，它经过了所有途径，同时。

慢放来看，它出发，似乎分裂了无数自身的影像，成为一种波，然后突然聚集，到达终点（你的检测器吧或许）

其实，这并不可能被侦查到，在没有人观察时，它无处不在，而你观察时，它只在一个地方。

微观世界，看上去是一个由各种可能性构成的混合体。

可能性而非确定性是微观世界（量子尺度）你不得不接受的事实。

在微观世界中，你能看到粒子无中生有地自发形成，在它们消失前，按照一切可能途径运动，然后又转瞬无端消失。

这因为，量子场无处不在。

真空也一样，你可以把空气拿走，但你不能拿走时空，你也无法拿走空气中的量子场，所以，真空中存在量子场。

1948年，荷兰物理学家亨德尔克·卡西米尔研究了这个现象。

想象两块很小的金属板平行相对放置，你应该在脑海中描述这个画面。结果是，它们相互移动了。这个现象被称为“卡西米尔效应”。

原因很简单：两块金属块外面空间大于两者之间，后果就是两板之间产生的虚拟粒子应该和之外的空间不同，两个真空就有所不同，于是就有移动的趋势了。

当电子产品越来越小时，工程师也不得不考虑这种效应。

我们知道，世界上没有相同的两片树叶，但我告诉你，世界上所有的基本粒子（光子等）都是一模一样的。因为宇宙中，所有的基本粒子，都诞生在同一个背景场中，也在任何时候被同一背景场湮没。真空中能量越多，产生的基本粒子也越多。

要想统一他们，需要足够的能量。科学家们称（我也不知道他们怎么计算的）一千万亿度（这个数字似乎毫无意义）能让电磁场和弱核力场统一成“电弱场”。（所以我都不想提电弱场）

但这也不是不可能，你忘了大爆炸了吗？在那个体积足够小，质量无限大的地方，或许能满足这个条件，或许还能统一所有场，或许只有一个场存在。

等等，什么是质量？

网络文科告诉我，质量是改变物体运动状态的难易程度。

那么，谁来改变？

2012年（是的，是这一年人类科学才知道质量的奥秘），科学家在瑞士日内瓦的粒子加速器中唤醒了一种粒子，它是宇宙质量起源，媒体称之为“希格斯粒子”，它的场成为“希格斯场”。

由于希格斯场的存在，原本没有质量的基本粒子可以从中获得能量，粒子通过希格斯场，使其有阻碍作用。光子因为不受希格斯子的影响而不具有质量。

不过，它不代表了宇宙中所有的质量，中子和质子大多数质量来自夸克束缚在其边界的作用力，来自夸克-胶子浓汤。

现在，或许你还是迷惑为什么粒子能凭空产生，天下并没有免费的午餐，因为这其中还有“反物质”。

人类中的一位天才告诉我们：构成我们的物质，行星、恒星等物质，只是所有物质的一半。他就是保罗·狄拉克。当然这个结论不是想象的，而是依据爱因斯坦对于物体高速运动的研究和量子粒子们的奇特行为。顺便说一下，他创建了量子理论，作为结果，他发现了反物质。

在你眼前，一个电子凭空出现。

不同的在于，电子带有电荷，物质能产生可以理解，因为可以由能量转化而来，但电荷就不同了。一个负电荷的出现，而正电荷又没有出现。这不可能。

最简单的答案往往是正确的：正电荷和负电荷（电子）同时产生，这个正电荷我们成为“反电子”。

电子和反电子无中生有地过程叫做粒子-反粒子偶的产生。同样，当他们下次相遇时，它们的质量变回了能量，变成光。

首先探测到反电子的是美国物理学家卡尔·D·安德森。但他取名正电子。因此，他也获得了诺贝尔物理学奖。

这样，反物质诞生了。

我们说所有物质都有反物质，不仅电子，还有夸克，胶子，光子……因为光子与反光子都不带电子，所以它们一模一样。

我想我可以毫不负责地说，你本身也有你的反本身，说不定他还在另外一个世界等你呢，或者他分布在世界各处，还未成形罢了。为什么我敢这么断言呢？

任何反粒子都与它对应的正常粒子遇到都会湮灭。

所以，当你在一个反物质的世界里看到你的“反你”的时候，你还是祈求别和他握手吧，否则你们会瞬间湮灭……

现在，或许我要将你带入大爆炸了，因为你已经知道了量子粒子的场。

它们可能被统一。

你知道了质量和反物质。

当你再次来到最后散射面，前面是可以通行的，光无法前行是因为它周围太多能量。现在我们假设你能无视这些能量，它们不会让你湮灭。

你像是在被密集的粒子构成的浓汤中，其中是各种激发态以及基本粒子、作用力携带者。

你逐渐发现，时空被弯曲到惊人的地步。

这里的宇宙有38万年历史。

现在你来到了最后散射面的38万年前，这里原子核都被崩解了，这里没有了强核力，这里有一千亿度。

你现在看到的是各种W和Z玻子，这些在地球上几乎看不到的粒子。

当然，最终，在那个点的附近，我们成为“开端”的，所有的力（除了引力）都被统一，所有的场都被统一，宇宙的物质和能量忽然消失，只有一种基本粒子，浸泡在它的场中。

这就是“暴胀场”。

在这里，引力带来的时空扭曲过于强烈，量子效应不复存在。

没有了这些，还有什么科学能让我们继续前进呢？

我们先暂时回来，说说我们吧。

因为这些粒子的存在，我们的生活，或者说我们的历史留下了一系列图像在时间和空间的移动。从它们身上反射出来，所有的光和粒子都形成了我们存在的意义。这些影像成为一个以我们为中心以光速向宇宙扩散，成为虽不可见但无处不在的场中的涟漪。

我们已经了解了爱因斯坦主宰的相对论，我们也了解了量子理论，现在我们要综合起来，尽管两者格格不入，现在，我们将引力和量子物理学混合起来，让你在极大和极小的世界穿越。

或许，你早就想了解黑洞了，你发现我们所说的“开端”和黑洞是如此的相似。的确，它们存在很多共性。

不过，我们的黑洞只是和早期宇宙相似吧，和我们所到达的最后点还是有很大差距，我们称那个科学止步的墙为“普朗克墙”，在这个墙的一切数字都被成为普朗克尺度。

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在这个墙外，也就是黑洞这种尺度，引力只有在考虑了量子效应后才会适用。这似乎是大自然唯一能同时适用两种理论的尺度吧。

或许你应该集中注意力了。

在量子世界里，某事可能发生，那么它一定发生。

哪怕只是两个微小的电子相互作用，在这个过程中产生的虚拟粒子都会有无限多，所以会有无穷多的粒子牵扯其中。这必然意味着宇宙各处都有无穷大的能量。而无穷大的能量必然给时空带来巨大引力效应！那就各处都有黑洞了，这就显然不正确了！

这就是量子理论和相对论的冲突之一。

对于量子力学的科学家来说，解决的办法很简单：除去引力。

而这给他们带来了很多成就，除去了引力，他们预言了很多粒子，甚至精确了它们的质量和电荷。

这个去除引力和无穷多的过程，叫做“重正化”。

但事实上，这样来说，就不是真实的世界了，所以，我们还是把引力拉回来，现在我们想象把引力引入量子力学，想象引力不是时空扭曲造成的，而是引力场和它们的粒子——引力子造成。

所以，我们认为这个场是时空，基本粒子是时间和空间。

这就意味着我们周围有时空的基本小块。它们甚至服从量子跃迁！

换句话说，广义相对论的时空概念和量子理论的时空概念不同。

这样的冲突似乎无法解决了。

在最后一章中我们会为你介绍一个疯狂地理论来解决它。

量子（各种场的基本粒子）在你不观察时呈现量子波动性，但当你检测到时，它们便失去了这种波动性。这种过程叫做“量子波坍缩”。

在物理学中，你无法知道粒子所在的位置和速度。因为你只要观察到了它的位置，它便不再波动，失去了速度。这个规则叫做“海森堡测不准原理”。

现在我们为你介绍一个非常非常着名的量子理论的实验。它的设计者是奥地利物理学家埃尔温·薛定谔。他将量子效应放到了人类的尺度。

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现在，你需要一只猫，一个封闭的盒子，关上后，没有人知道里面发生了什么。你还需要一种放射性材料，它有一半的几率释放放射性。你还需要一把锤子和一个放射性探测器。

简单的说，这只猫有百分之50的几率会死亡，一半的几率会活着。

那么问题来了，猫死了吗？

量子效应出现了，但除非你打开盒子，现在你不要作任何猜测，在真实生活中，在我们的尺度，你可以估计猫是死是活。

在量子世界中，可能发生，就必然发生。

大多数时间，缘于各种不明确原因，各种可能性的叠加不被我们注意到。或者还没到达我们的尺度。

所以猫死了，又活着。

你立刻打开确认，发现它活着。

但你这个动作干扰了实验，因为你造成了“坍缩”。

那么坍缩真的发生了吗？

几年后，薛定谔设计实验，他们用原子和光，验证了量子叠加的真实，他们发现几乎所有量子粒子都能同时以不同且互斥的状态存在。这也是如今量子计算机的基本原理。

所以，在那个时间里，猫既死了，又活着。

那么那只死了的猫去哪儿了？

一些人认为，这和我们的意识有关，我们的动作和思想把现实冻结在了某个状态，因而创造了现实。

这听起来很疯狂不是吗？

当然，我们不会这么解释，我会为你介绍它，或许会让你信服一些，那就是“平行宇宙”。

你一定知道坐标系吧，二维坐标系很简单，X方向左右，Y方向上下，所以，你随便画一条线，它的每一个点都想着它的切线方向前进，或上或下。

如今，我们想象在宇宙中，这是一个多维的世界！

也就是在多维的坐标系上，猫活着在你的这个尺度发生了，在另一个相反的方向它却死了。现在理解了吗？

在平行宇宙中，所有可能都被实现了。那些我们没有体验的可能性都非常真实，只是存在别处。

宇宙中，任何可能发生的事情必然发生。（墨菲定律）

或许，量子世界让你受够了，也许你还没看懂，又或许你得从头再看一遍。

㈧ 量子物理是什么，它研究什么方面的问题

量子物理学是研究微观世界，包括原子、电子、原子核以及原子核内部结构和运动规律的一个物理学分支。比如原子核外电子的排布规律就是量子化的；热量在导热体中传导，也是量子化态枯的，即一份一份的传导，而不是我们通常想的那样连续的；再比如导体中形成电流是内部的电子在运动，这个运动是量子化的，不是我们通常想象的匀速或者匀加速运轮枯动。总之，在微观世界的物理现象都是量子化的，而不是像宏观世界那样连续的。这时候，经典物理学对微观腊闭洞世界不再适用，必须用量子物理取而代之。

㈨ 量子力学的初步理解

这几天看了中山大学中山大学天文与空间科学研究院院长李淼教授所写的《给孩子讲量子力学》。虽然是给孩子讲的，但是作为科普读物我们其实都该读扮岩一读。

为什么要读量子力学？

量子力学是人类对宇宙、物质、世界认识的最前沿的物理认知，而这一对物质世界的认知正在转变成影响世界的科技，成为人类最顶尖科技发明的理论依据。从核能、半导体技术、量子计算机到跨越空间的瞬间转移都是基于量子力学理论的应用。

这本书解决了我的什么疑惑呢？量子力学不确定性原理。

不确定性原理（Uncertainty principle）是由海森堡于1927年提出，这个理论是说，你不可能同时知道一个粒子的位置和它的速度

在宏观物质世界我们都是很“确定”的，比如我们可以计算出月亮绕地球的公转速度，以及月球的轨道，我们一旦确定这些就可以知道多久之后月球会出现在什么地方？但是在微观的量子世界不是这样，我们根本无法同时测准一个量子的位置和动量。为什么会这样呢？我理解的是因为我们的观测手段引起的，我们顷缺档观测量子必须“看”到，我们是如何看到的呢？我们眼睛用反光。光也是有能量的，当我们用光打到量子的时候，等于说也给了量子一个动量，我们看见它了确定了它的位置但是它的动量也就改变了也就测不准了。同时如果我们不用光照它，我门就看不见它，就不能测准它的位置。这样你就明白了因为我们的观测手法以及量子本身的特性导致它的测不准，它肯定有同时的位置和动量，只是我们人类测不到，我们无法同时知道。

量子力学还解释了物质的什么特性呢？

电子是围绕原子核旋转的。

我们初中物理已经讲到过原子的构成，就是上图中的模型。其实电子和原子核都是非常非常小的粒子，中间存在这很大的距离，电子云就是这个活动半径。量子力学给出了一个宏观物质为何不塌缩的解释，因为电子可以在任意时刻出现在电子云的任意位置。就是虽然原子核可能只有一个电子绕它转，但是这个电子有个特意功能就是瞬时出现在他的轨道半径内的任意位置，像拥有了神奇的分身术一样。

正因为量子力学能够解释我们的微观世界，进而微观雀乱物质构建宏观世界，我们才能了解我们世界的本质。而前段时间大热的量子计算就是量子力学的又一应用。我们现在用的计算机是基于半导体的，每个计算状态只有0或1的一种，也就是开或关。但是由于量子的特性，量子既可以是关也可以是开，也就是能够同时表达0和1。所以同样计算数目单元的计算机，量子计算机是指数型增长的，而我们现有的半导体是线性。当量子计算机的计算单元达到49个后，现有计算机的能力根本无法与之匹敌，就是量子计算机的算力霸权。假如量子计算机真的突破了。现在比特币的加密算法就得改，因为量子计算机能够短时间内暴力破解了你的密钥。

㈩ 你知道什么是量子物理学吗

什么是量子物理学？简而言之，是物理学解释了一切的工作原理：我们对构成物质的粒子的性质以及它们相互作用的力的最好描述。

量子物理学是原子如何工作的基础，以及化学和生物学为何如此运作。您，我和门柱–至少在某种程度上，我们都在跳舞。如果要解释电子如何在计算机芯片中移动，光子如何在太阳能电池板上转换为电流或在激光中放大自身，甚至只是太阳如何持续燃烧，都需要使用量子物理学。

这种模糊性导致明显的悖论，例如薛定谔的猫，在这种悖论中，由于不确定的量子过程，使得猫同时死了并且还活着。但这还不是全部。量子粒子似乎也能够瞬间相互影响，即使它们彼此远离。这种真正的竹节现象被称为纠缠，或者用爱因斯坦（量子理论的伟大批评家）创造的一句话，称为“远距离的诡异动作”。这样的量子能力对我们来说是完全陌生的，但却是诸如超安全量子密码学和超强大量子计算之类的新兴技术的基础。

但至于一切意味着什么，没人知道。有人认为我们必须接受量肆档戚子物理学以无法发现与更大的“经典”世界中的经验相称的方式来解释物质世界。其他人则认为必须有一些尚待发现的更好，更直观的理论。

在这一切中，房间里有几只大象。首先，自然界的第四种基本力到目前为止，量子理论还无法解释。重力仍然是爱因斯坦广义相对论的领域，而广义相对论是一种甚至不涉及粒子的坚决非量子论。数十年来，人们为将重力置于量子保护伞之下，并在一种“万物理论”中解释所有基本物理原理而付出了巨大努力。

同时，宇宙学的测量表明，宇宙中超过95％的物质是由暗物质和暗能量组成的，在标准模型中我们目前尚无关于它们的解释，以及诸如量子物理学在宇宙的凌乱工作中的作用程度之类的难题。生活仍然无法解释。世界在某种程度上是量子的-但是量子物理学是否是关于世界的硬道理仍是一个悬而未决的问题。理乍得·韦伯