量子力学杂谈
物理学中的量子力学问题研究
物理学中的量子力学问题研究量子力学是物理学的重要分支之一，它涉及到粒子的行为以及物质的本质。
然而，由于量子行为的独特性和复杂性，科学家们在研究量子力学中存在着许多问题。
一、量子测量问题在量子世界中，任何形式的测量都会对测量对象，即量子系统产生干扰。
而这种干扰会引发某种不能预知的结果。
这一现象被称作“测量坍缩”，即量子态的塌缩。
这个问题引发了科学家们的研究兴趣和探索精神。
他们利用不同的方法，如微扰，连续限制以及量子解耦等，来探究相应的解决方案。
二、量子纠缠问题在量子力学中，存在着一种非常奇特的现象，即量子纠缠。
这种现象可以简单地解释为，当两个量子系统处于纠缠状态时，对其中一个系统的操作会对另一个系统产生瞬时影响，即使这两个量子系统之间空间隔得很远。
这一现象在量子通信和量子计算等领域具有重要的应用价值。
然而，科学家们仍然在深入地研究中，以探究如何克服量子纠缠的潜在干扰，以便更好地利用它。
三、超导能力问题超导材料是一种在低温下能够完全导电的材料。
这主要得益于它们的电子可以在材料中无阻碍地飞行。
然而，一些具有超导能力的材料，如铜氧化物和铁基超导材料，仍然存在许多能量损失的问题。
这个问题是在量子力学中研究的难题之一，在这个领域的研究中，关注的主要是如何在这些材料中减少能量损失。
科学家们使用了各种各样的方法，如铁磁转变，制备超导材料的单晶，利用自旋环路等，以期更深入地研究量子力学。
四、晶体生长问题在量子力学领域，晶体生长是一个重要的研究课题。
晶体生长中存在着许多复杂问题，例如边界和表面缺陷等。
这些问题会影响晶体结构和性质，从而限制了它们的实际应用。
因此，实现晶体的高质量生长，一直是许多物理学家的研究方向。
近年来，科学家们提出了许多新的方法，如等离子溅射法和分子束外延等，以期解决此类问题，使晶体拥有更广泛的应用领域。
五、量子计算问题量子计算作为一种全新的计算方式，具有在一些特定领域具有很大的优势。
然而，量子计算中存在的噪音和误差问题，格外让人难以克服。
量子力学的启示和感悟
量子力学的启示和感悟
量子力学是一门非常神秘和有趣的科学，探索了微观世界的本质和行为，给我们提供了许多启示和感悟，以下是一些可能的总结:
1. 量子态的叠加和纠缠：量子力学中，一个量子系统可以在多个状态中叠加，并且它们之间可以相互纠缠。
这种叠加和纠缠的状态让我们意识到，微观世界并不是经典物理中所假设的线性和可分的，而是充满了不确定性和复杂性。
2. 测量问题：量子力学中，测量一个量子系统会导致它的状态塌缩，这意味着测量一个量子系统之前，它可能处于多种可能的状态之一，但一旦测量后，它只能处于测量结果的状态。
这个现象让人感到非常不可思议，但它是量子力学中的基本规律之一。
3. 不确定性原理：量子力学中，有一个基本的不确定性原理，它指出，我们不能同时准确地知道一个粒子的位置和动量。
这个原理告诉我们，在微观世界中，我们无法精确地掌握所有的信息，因为某些因素的不确定性会限制我们的测量精度。
4. 量子纠缠：量子纠缠是一种非常神奇的现象，两个或多个粒子之间的状态可以相互关联，无论它们之间的距离有多远。
这种现象让我们意识到，微观世界的物体之间存在着一种神秘的联系，这种联系不仅超越了时间和空间，而且还超越了经典物理中的因果关系。
5. 量子计算：量子计算是量子力学的一种应用，它可以比传统计算机更快地解决某些问题。
量子计算利用量子纠缠和量子叠加的特性，可以在特定情况下实现更快的计算速度。
量子力学给我们提供了许多启示和感悟，它让我们重新认识了微观世界的本质和规律，也促进了我们对物理学和计算机科学等领域的深入研究。
「量子力学」的本质，一篇文章让您轻松读懂什么是「量子力学」
「量子力学」的本质，一篇文章让您轻松读懂什么是「量子力学」
著者：黄媂 / 黄姤 @天体生物学 / @太空生物学 ←（向左滑）如果您觉得我的文章还不错，请您点击关注、推荐阅读、评论和转发，您的每一次点击都是我创作文章的动力。 宇宙到底是由什么构成的呢？
• 牛顿对宇宙构成的认知是它由空间、时间和粒子构成。 • 法拉第和麦克斯韦的时代，宇宙认知体系里多了一个 「场」的概念，主要是指电磁场，世界不再只是由空间中的粒子组成，而是由空间中的粒子和场组成。
• 爱因斯坦·狭义相对论的时代，空间和时间合并到一起，宇宙由时空引力场，电磁力场和粒子构成。
• 爱因斯坦·广义相对论时代，我们对宇宙由什么构成的观念被再次刷新，时空和场是一回事，宇宙的构成就只剩下两个东西——场和粒子。 探索宇宙的历程还远远没有结束，因为物理学中还有另外一个“怪兽”，它就是今天本文的主人公——「量子力学」。 广义相对论与量子力学，二者有着很深的内部矛盾，20世纪物理学的两大支柱，广义相对论是一块坚实的宝石，它由爱因斯坦一个人综合过往的理论构思而成，是关于引力、空间和时间，简洁而自洽的理论。 「量子力学」则恰恰相反，是经过几十年漫长的酝酿，有许多科学家做出贡献，进行了大量的实验才最终形成的。「量子力学」在实验上取得了非常大的成功，带来了改变我们日常生活的应用，比如您此时此刻正在使用的手机，但其实它已经诞生了一个多世纪，还仍然因为它晦涩难懂，而不被大众理解。 关于量子力学的科普文章有很多，我在这篇文章从3个方面尽量给您简单的讲清楚什么是「量子力学」，这3个方面分别是：分立性、不确定性和关联性。 【量子力学第1块基石·分立性】 「量子力学」诞生于1900年，一名叫做马克斯·普朗克的科学家当时尝试计算热平衡态的箱子里电磁波的数量，实验结果是出来了，但是他要设计出一个公式来符合这个实验结果，普朗克最终使用了一个看似没有多大意义的小技巧，他假设电场的能量是以量子分配的，也就是“一小包的能量”，他假定每包能量的大小取决于电磁波的频率，这个频率也就是光的颜色，对于频率V，V的波，每个量子或者是每个波包的能量是「E=H×V」，这个公式就是「量子力学」的起点。H·是一个新的常数，今天我们称之为普朗克常数，它决定了频率为V的辐射每包有多少能量，常数H决定了一切量子现象的最小尺度。 图解：量子力学的起点·「E=H×V」 能量是一包一包的这个观点和当时人们的认知截然不同，当时大家都认为能量会以连续的方式变化，把能量看做一份一份的似乎是毫无道理，对普朗克来说把能量看作有限大小的波包只是一个数学上的技巧，碰巧了对计算有用，也就是可以重现实验室的测量结果，至于原因他却完全不明白。 5年之后是爱因斯坦理解了普朗克的能量包实际上真的存在，这是他在1905年寄给《物理学年鉴》的三篇文章中，第三篇的主题就是量子理论真正的诞生之日。爱因斯坦说光确实是由小的颗粒，也就是光的粒子组成的，他研究了一个已经被观测过的现象，也就是光电效应，有些物质在被光照射的时候，会产生微弱的电流，也就是说有光照射它们的时候会发射出电子，因为光具有能量，它的能量让电子从原子里跳出去，是它推了电子一把，但是有一点很奇怪，按理说，如果光的强度很小，也就是光线很弱，那么电子跳跃的现象就不会发生，如果光的强度够大，也就是光非常的亮，那么现象就会发生，这个听起来合情合理，可事实上却不是这样。 观测的结果是——只有当光的频率很高的时候，现象才会出现，如果频率很低就不会，也就是说现象是否发生取决于光的颜色，也就是频率，而不是它的强度，用通常的物理学没有办法解释这一点。 爱因斯坦使用了普朗克“能量包”的概念，起初能量的大小取决于频率，他还意识到如果这些能量包真的存在，就可以对光电效应做出解释，你可以想象一下，光以能量微粒的形式出现，如果击中电子的单一微粒具有很大的能量，电子就会被推出原子，根据普朗克的假说——如果每个微粒的能量由频率决定，那么只有频率足够高的时候现象才会出现，也就是说需要单个微粒的能量够大，而不是总的能量。 举例说明： 就好像下冰雹的时候，您的车是不是会被砸出凹痕，这不取决于冰雹的总量，而是由单个冰雹的大小决定的，也许会有很多冰雹，但如果所有的冰雹都很小，也不会对车造成什么损坏。 同样，即使光的总强度很强，可是单个光微粒太小，也就是光的频率太低的话，电子也不会从原子中被激发出来，这就解释了为什么是颜色，而不是强度决定了光电效应是否会发生，只要有一个人想通了这一点其他人理解起来就不难了，难的是第1个想通这点的人，今天我们把这些能量包称为光子，它是光的微粒、也是光的量子。 爱因斯坦他在文章中这样说——如果我们假设光的能量在空间中的分布是不连续的，我们就能更好地理解关于黑体辐射、荧光、紫外线产生阴极射线以及其他一些有关光的产生和转化的现象。根据这个假说，从点光源发射出的一束光线的能量，并不会在越来越广的空间中连续分布，而是由有限数目的能量量子组成，它们在空间中呈点状的分布作为能量发射和吸收的最小单元，能量的量子不可以再分。 爱因斯坦在1905年完成了关于普朗克运动的工作，他先是找到了原子假说的实例，也就是物质的分立结构，接着他把这个假说运用到了光学，光也一定存在分立结构，一开始爱因斯坦提出的这个观念被他的同事视为年轻人的任性，人人都称赞他的相对论，但认为光子的概念太古怪了，那时候的科学家才刚被说服，光是电磁场中的波，它怎么可能是由微粒构成的呢？当时最杰出的物理学家们给德国政府写信推荐爱因斯坦，认为他应该在柏林获得教授的席位，信中写到这个年轻人极其的睿智，即便他犯了点错误，比如说光子的概念，也是可以被原谅的，可是几年之后还是这些同事为他颁发了诺贝尔奖，恰恰是因为他们理解了光子的存在。 可是更大的问题接踵而来了，要理解光为什么同时是电磁波同时又是一群光子，就需要构建全部的量子力学，但这个理论的第1块基石已经被奠定了，在一切物体包括光之中存在着基本的分立性，不过接下来的工作基本上就不属于爱因斯坦了，下一个要登场的人叫做尼尔斯·波尔。 波尔在20世纪的前10年他引领了理论的发展，波尔研究了在世纪之交的时候，人们开始探索的原子结构，实验表明了原子就像一个小型的太阳系，质量都集中在中心很重的原子核上，很轻的电子围绕着原子核运动，就像行星围绕着太阳转，然而这个模型却没有办法解释一个简单的事实——物质为什么会有颜色呢？面粉是白色的，菜是绿色的，这是为什么呢？ 研究原子发射的光，很明显物质都有特定的颜色，因为颜色是光的频率，光由物质以特定的频率发射，描绘特定物质频率的集合，被称为这种物质的光谱，光谱就是不同颜色光线的集合，那时候很多实验研究了许多物质的光谱并进行分类，但是没有人能解释为什么不同物质会有这样或者那样的光谱，是什么决定了这些线条的颜色呢？ 颜色被光的频率所决定，也就是发射光的电荷的振动所决定，这些电荷就是原子内运动的电子，所以通过研究光谱，可以搞清楚电子是怎样绕着原子核运动的，反过来，通过计算让原子核运动电子的频率，也可以预言每种原子的光谱，这个说起来简单，但是操作上却没有人能做得到，实际上整件事情看起来都非常的不可思议，因为在牛顿的力学中，电子能够以任何速度绕着原子核运动，因此可以发射任何频率的光，那为什么原子发射的光不包含所有的颜色，而只包括特定的几种颜色呢？为什么原子的光谱不是一个连续谱而是几条分离的线呢？用专业术语来说，为什么是分立的而不是连续的。 几十年来物理学家似乎都没有办法找到答案，波尔通过一个奇怪的假设找到了一种解决办法，他发现如果假定原子内电子的能量只能是特定的量子化的值，就好像普朗克和爱因斯坦假设光量子的能量是特定的值一样，那么一切就可以解释得通了，关键之处又是分立性，但是这次不是光的能量，而是原子中电子的能量，不止光子有分立性，电子也有分立性。 【量子力学第第2块基石·不确定性】 波尔假设电子只能在离原子核特定的距离处存在，也就是说只能在特定的轨道上，这个尺度由普朗克常数·H决定，电子可以在能量允许的情况下，从一个轨道跳跃到另外一个轨道，这个就是著名的量子跃迁，电子在这些轨道运动的频率决定了发出的光的频率，因为电子只能处于特定的轨道，所以只能发射特定频率的光。通过这些假设，波尔计算了所有原子的光谱，甚至准确预言了还没有被观测到的光谱。但是为什么只能有特定的轨道呢？说电子跃迁又是什么意思呢！ 在波尔的哥本哈根研究所，人们尝试给原子世界中这种古怪的行为造成的混乱赋予秩序，并建立一个逻辑严密的理论，研究进行得非常的艰难，旷日持久，直到一个年轻的德国人找到了关键的那把钥匙，他叫做维尔纳·海森堡。海森堡思考——电子凭什么一定要按照我们能理解的方式来运行呢？如果电子就是可以消失，又突然出现，又怎么样呢？再进一步，如果电子只有在互相进行作用的时候与其他物体碰撞的时候它才出现呢？如果说在两次相互作用之间，电子并没有确定的位置呢？根据这个设想，海森堡立刻投入的计算，他得到了一个让人不安的理论，在对粒子运动进行基本描述的时候，并不能描述粒子在任意时刻的位置，而只能描述它在某些瞬间的位置，也就是粒子和其他物质相互作用的那些瞬间，这就是——量子力学的第2块基石。 图解：电子跃迁 最难理解的要点是事物之间相关性的那一面，电子不是始终存在，而是在发生互相作用的时候才存在，也就是和其他东西碰撞的时候才会出现，电子就是从一个相互作用到另一个相互作用跃迁的集合，当没有东西扰动它的时候，电子不存在于任何地方，海森堡写出了一个数字的表格，也就是——「矩阵」。但是他的矩阵在计算的时候比较难用，后来又是一个20多岁的年轻人接棒了海森堡的工作，并建立了完整的形式和数学框架，这个人就是保罗·狄拉克，他被认为是继爱因斯坦之后20世纪最伟大的物理学家。 在狄拉克的手里，「量子力学」从杂乱无章的灵感、不完整的计
量子力学的启示和感悟
量子力学的启示和感悟
量子力学是物理学领域中的一项杰出进展，为我们提供了许多有关物质和能量如何相互作用的激动人心的启示。
以下是一些量子力学对我们的启示和感悟:
1. 量子态：量子力学中最重要的概念之一是量子态，它描述了
粒子的状态。
量子态不是经典物理中的线性集合，而是非线性的，其中粒子的状态不是唯一的，而是可以通过测量来不确定性地确定。
这种非线性性是我们对物质世界的认知的一个巨大突破。
2. 量子纠缠：量子纠缠是量子力学中的另一个奇妙现象，它描
述了两个或多个粒子之间的关联。
当两个粒子纠缠在一起时，它们之间的状态将紧密相关，无论它们之间的距离有多远。
这种现象使我们能够想象出一种更为复杂的物质结构，以及更为高效的量子计算。
3. 不确定性原理：量子力学中的另一个基本定律是不确定性原理。
它指出，在某些情况下，我们不能同时准确地知道粒子的位置和动量。
这个原理告诉我们，粒子的状态是不确定性的，而不是确定的。
4. 量子隧道效应：量子隧道效应是量子力学中的另一个奇怪现象，它描述了粒子有可能从不可能的状态中穿过去。
这种现象使我们能够想象出一种更为高效的能源转换技术，以及更为高效的量子计算。
量子力学给我们提供了许多令人惊叹的启示，激发了我们对于物质和能量如何相互作用的深入思考。
通过学习量子力学，我们可以更好地理解物质世界的本质，以及如何探索更为高效和高效的技术和能源转换方法。
关于量子力学的知识点总结
关于量子力学的知识点总结量子力学是现代物理学的一个重要分支，研究微观世界的行为规律。
它涉及到很多的知识点，下面将对其中的一些重要知识点进行总结。
1. 波粒二象性：量子力学中的基本粒子既可以表现出粒子的性质，又可以表现出波动的性质。
例如，电子、光子等粒子既可以像粒子一样具有位置和动量，又可以像波动一样具有频率和波长。
2. 不确定性原理：由于波粒二象性的存在，无法同时准确测量粒子的位置和动量，因为测量其中一个属性会对另一个属性造成不确定性。
这是因为波粒二象性使得微观粒子的位置和动量不能同时具有确定值。
3. 波函数：在量子力学中，波函数描述了一个量子系统的状态，其平方表示在不同位置寻找粒子的概率。
波函数形式为ψ(x)，其中x代表位置。
4. 叠加原理：当两个或多个波函数重叠时，它们可以相互叠加形成新的波函数。
这种叠加可以导致干涉现象，即波的相位相加或相减，形成波纹增强或波纹消除的现象。
5. 薛定谔方程：薛定谔方程是描述量子系统随时间演化的基本方程。
它能够确定系统的波函数随时间的变化，并给出粒子的能量以及其他物理量。
6. 量子态与态矢量：量子力学描述粒子的态称为量子态，用态矢量表示。
一个粒子的量子态是一个复数的线性组合，它确定了粒子在不同物理量上的测量结果的概率。
7. 纠缠：当两个或多个粒子通过量子力学的相互作用使得它们的量子态互相关联时，就产生了纠缠现象。
纠缠态的特点是不能将其视为单个粒子的状态，而必须将其作为整个系统的态来描述。
8. 可观测量与算符：在量子力学中，物理量的观测结果用可观测量表示。
每个可观测量都有对应的算符，通过作用于波函数求得其期望值。
例如，位置可观测量对应位置算符，动量可观测量对应动量算符。
9. 自旋：自旋是粒子特有的内禀角动量，与其自身特性相关。
自旋可能采取离散值，如电子的自旋即为1/2。
10. 荷质比：荷质比是粒子带电性质与其质量的比值。
根据量子力学理论，荷质比具有量子化的性质。
量子力学的研究及其应用前景
量子力学的研究及其应用前景量子力学是物理学中的一门重要分支，它研究的是微观世界中的物质与能量的行为规律。
虽然这门学科的发展历史不算很长，但是它已经逐渐渗透到了众多领域中，涉及到了生命科学、纳米技术、信息科学、化学等诸多领域。
本文将介绍一下量子力学的研究及其应用前景。
一、量子力学的基本原理在量子力学中，物体不再被看作点粒子，而是被看作一束波。
量子力学中的所有现象都是通过一个波函数，也就是薛定谔方程来描述的。
这个波函数描述了物体在不同位置处的可能性，而不是一定会出现在某个位置。
在量子力学中还存在一个重要概念，就是量子超前效应。
这个效应意味着在量子力学中，量子物体之间的相互作用不需要经过距离的传播，它们似乎可以瞬间影响彼此。
这种现象对于信息传输和量子计算机的发展至关重要。
二、量子力学的研究进展随着科学技术的不断发展，量子力学的研究也在不断深入。
近年来，量子力学在各个领域的应用也越来越多。
以下是几个方面的进展：1.量子信息科学量子信息科学是量子力学的一个非常重要的分支。
在这个领域中，人们可以利用量子叠加态、量子纠缠和量子通信等量子力学现象来进行信息的加密和传输。
这个领域中的研究，有助于打开未来信息科学的研究方向。
2.量子计算机量子计算机是利用量子力学原理制造的计算机。
它可以完成大量传统计算机无法完成的任务。
例如，通过量子并行处理，量子计算机可以在很短的时间内解决复杂的加密算法。
近年来，全球众多科研团队都在积极研究量子计算机，中国也在这个领域取得了一些不错的进展。
3.量子生物学量子生物学是量子力学在生命科学领域的应用。
它研究的是生命体现象中量子效应对于生命现象的影响。
最近的一个发现，就是关于鸟类的纳磁体物质中存在量子叠层效应。
这个发现可能会揭示在生物体内可能存在更多的量子效应。
三、量子力学的应用前景由于量子力学在各个领域都有广泛的应用，因此它的发展前景是非常值得期待的。
现在，许多国家都已经开始了大规模的量子科学研究计划。
量子力学通俗理解
量子力学通俗理解一、量子力学是什么？量子力学是研究微观世界的物理学分支，它描述了微观粒子（如电子、光子等）的行为和相互作用。
量子力学理论与经典物理学有很大不同，它的基本假设是波粒二象性和不确定性原理。
二、波粒二象性1. 粒子也具有波动特性根据波粒二象性，微观粒子既可以表现为粒子，也可以表现为波。
这意味着，微观粒子具有像水波一样的波动特性。
例如，电子在空间中形成干涉图案，就像光线在双缝实验中产生的干涉图案一样。
2. 波动也具有粒子特性另一方面，波动也具有像粒子一样的特点。
例如，光可以被看作由许多离散的能量包（即光量子或光子）组成。
这些能量包具有确定的能量和动量，并且它们在碰撞时会发生反弹或散射等过程。
三、不确定性原理不确定性原理是指，在测量某个物理系统中某个属性时，我们无法同时精确地测量其另一个属性。
换句话说，我们无法同时确定粒子的位置和动量，或者确定电子自旋的方向和角动量。
这是因为，当我们对一个物理系统进行测量时，我们会干扰该系统，并使其发生变化。
因此，我们无法同时获得完整的信息。
不确定性原理是量子力学中最基本的概念之一。
四、量子力学的应用1. 量子计算由于微观粒子具有波粒二象性和不确定性原理，它们可以在多个状态之间切换，并且可以进行并行计算。
这使得它们在计算机科学中具有巨大潜力。
例如，利用量子比特（qubit）进行计算可以加快某些计算任务的速度。
2. 量子通信由于微观粒子具有纠缠（entanglement）现象，即两个粒子之间存在一种神秘的联系，在其中一个粒子发生变化时，另一个粒子也会发生变化。
这种联系可以用于安全通信和加密。
3. 量子传感器由于微观粒子对环境敏感，它们可以用于制造高灵敏度的传感器。
例如，在医学领域中，利用电子自旋共振技术可以检测人体内的病变组织。
五、总结量子力学是一种解释微观粒子行为的理论，它具有波粒二象性和不确定性原理等基本概念。
虽然量子力学与经典物理学存在很大差异，但它已经被证明是一种非常准确的理论，并且在计算机科学、通信和传感器等领域具有广泛应用。
量子力学为什么毁三观
量子力学为什么毁三观
量子属性
在量子力学中，粒子的一些物理属性很特殊，比如电子自旋、夸克的色和味、单量子的偏振等等，这些概念在生活中根本找不到对应事物，需要抽象地理解。
如果我们还试图形象化地去理解这些物理属性，那么就会陷入矛盾；比如电子自旋，假如理解成电子的自转，那么电子的表面线速度将会超过光速，而且其他现象也会出现矛盾；最后我们只能认为自旋是电子的内秉性质，而非电子在自转。
何为观察者
在量子力学中，双缝干涉是最为有趣的实验之一，正统量子力学解释双缝干涉时，必定会得到“同一个光子同时穿过了两条缝隙，然后再发生自我干涉”的结论。
这是量子力学避免不了的问题，很多量子力学问题，本质上都是这个实验的变形，比如延迟选择实验、薛定谔的猫等等。
非定域性
定域性：指的是因果关系只会维持在特定区域内。
非定域性就是对上面定义的否定，换句话说就是超距作用；量子纠缠效应已经被证实存在，量子纠缠速度就是超距作用，这完全颠覆了人们以往的世界观。
在宇宙中相距数亿光年远的两处，一处的粒子波函数坍缩，会立刻影响到数亿光年外的粒子，这是不可思议的结论。
离散性和连续性
量子力学的一大基础，就是说我们宇宙中的一切都是离散的，而非连续的；比如能量是一份一份的，空间长度也是一段一段的，就连时间也存在最小值。
这种离散性彻底颠覆了我们对世界的认知，而且量子力学中还有一条铁律“不确
定性原理”，描述每个微观粒子的位置和动量都具有一定的不确定性，而且这种不确定性是物质的内秉属性，并非我们的测量导致的。
因为我们永远不会相信一个人可以同时出现在两个地方，而量子理论就可以。
是不是很颠覆啊！。
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平行宇宙杂谈
我对量子力学的认识最早开始于大一下的选修课——《科幻电影
中所钟情的物理情节》，这节课主要是欣赏科幻电影，看了《地心抢
险记》、《源代码》、《人猿大战》等等，看似天马行空完全背离现
实的电影却蕴含了很多量子力学方面的知识，比如说平行宇宙，时光
穿梭等等，这些理论知识还不太完善，被运用在科幻电影中，激起了
我对量子力学的兴趣。
今天我想从《源代码》这部科幻电影中谈一下我对量子力学中平
行宇宙这一概念的理解，这部电影主要讲了一个已经在阿富汗战争中
阵亡的上尉，被选中执行一项特殊任务，这任务隶属于一个名叫“源
代码”的政府实验项目。在科学家的监控下，利用特殊仪器，上尉可
以反复“穿越”到一名在列车爆炸案中遇害的死者身体里，但每次只
能回到爆炸前最后的8分钟，理论上，“源代码”并不是时光机器，
“回到”过去的上尉无法改变列车已经爆炸的事实，也并不能阻止爆
炸发生。之所以大费周折让受过军方专业训练的上尉“身临其境”，
是因为制造这起爆炸的凶手宣称将于6小时后在芝加哥市中心制造
另一次更大规模的恐怖行动。为了避免上百万人丧生，上尉不得不争
分夺秒，在“源代码”中一次次地“穿越”收集线索，在这爆炸前最
后的“8分钟”里寻找到元凶。但最后他却请求看护人员拔掉了自己
的生命系统，永远的活在了源代码中的世界„„
通过这部电影，我特别感到惊奇的是人能同时存在多个世界中，
每个世界互不相干，即使你在这个世界死了，你依然能存在另外的一
个世界。这就是所谓的平行宇宙，平行宇宙可能处于同一空间体系，
但时间体系不同，就好像同在一条铁路线上疾驰的先后两列火车；它
们有可能处于同一时间体系，但空间体系不同，就好像同时行驶在立
交桥上下两层通道中的小汽车。
平行宇宙在量子力学中的概念是指从某个宇宙中分离出来，与原
宇宙平行存在着的既相似又不同的其他宇宙。在这些宇宙中，也有和
我们的宇宙以相同的条件诞生的宇宙，还有可能存在着和人类居住的
星球相同的、或是具有相同历史的行星，也可能存在着跟人类完全相
同的人。同时，在这些不同的宇宙里，事物的发展会有不同的结果，
在我们的宇宙中已经灭绝的物种在另一个宇宙中可能正在不断进化，
生生不息。
这里我还想讲一下量子力学老师讲的一个小故事——薛定谔的
猫，这也是量子力学上饱受争议的一件事情，薛定谔的猫是关于量子
理论的一个理想实验。电子开关由放射性原子控制。如果原子核衰变，
则放出阿尔法粒子，触动电子开关，锤子落下，砸碎毒药瓶，释放出
里面的氰化物气体，猫必死无疑。原子核的衰变是随机事件，物理学
家所能精确知道的只是半衰期--衰变一半所需要的时间。如果一种放
射性元素的半衰期是一天，则过一天，该元素就少了一半，再过一天，
就少了剩下的一半。物理学家却无法知道，它在什么时候衰变，上午，
还是下午。当然，物理学家知道它在上午或下午衰变的几率--也就是
猫在上午或者下午死亡的几率。如果我们不揭开密室的盖子，根据我
们在日常生活中的经验，可以认定，猫或者死，或者活。这是它的两
种本征态。如果我们用薛定谔方程来描述薛定谔猫，则只能说，它处
于一种活与不活的叠加态。我们只有在揭开盖子的一瞬间，才能确切
地知道猫是死是活。此时，猫构成的波函数由叠加态立即收缩到某一
个本征态（即波函数坍塌现象）。量子理论认为:如果没有揭开盖子，
进行观察，我们永远也不知道猫是死是活，它将永远处于半死不活的
叠加态，可这使微观不确定原理变成了宏观不确定原理，客观规律不
以人的意志为转移，猫既活又死违背了逻辑思维。
简单的讲就是比如有只猫，有的人认为它死了，有的认为它还活
着，对不明真相的我们来说，它既不是死了也不是活着，而是处在死
与活的叠加态中，这就是薛定谔的猫，那死与活的叠加态又与现实中
人们所认识的只有死活二种状态所违背，这就完全解释不通了，但是
这个时候用平行宇宙就能很好的解释清楚了，猫存在二种状态，在这
个宇宙它是死的，另外一个世界它是活的，即半死不活的叠加态。
平行宇宙多世界解释无疑是目前所提出的最大胆的理，我觉得恰
巧是这种不着边际的假设反而促进了量子力学的发展，很多人想去证
明它不存在，想推翻它的理论，结果在实验中却发现了别的现象，或
者另外方面的发现，甚至发现，如果平行宇宙存在，很多东西说不通。
但不存在更多现象解释不通了„„然后大家又会提出新的理论，然后
会有新的问题出现，周而复始，量子力学就是这样在不断争议中不断
地发展起来的.
到现在为止，支持和反对平行宇宙的声音一直没断过。
支持平行宇宙的得从一个著名的实验开始讲——单电子双缝干
涉，这个实验正是微观粒子运动不确定性和随机性的体现，这个实验
中，单电子通过双缝后竟然发生了干涉。在经典力学看来，电子在同
一时刻只能通过一条缝，它不可能同时通过两条缝并发生干涉；而根
据量子力学，电子的运动状态是以波函数形式存在，电子有可能在同
一时刻既通过这条狭缝，又通过那条狭缝，并发生干涉。但是，当科
学家试图通过仪器测定电子究竟通过了哪条缝时，永远只会在其中的
一处发现电子。两个仪器也不会同时侦测到电子，电子每次只能通过
一条狭缝。这看起来好像是测量者的观测行为改变了电子的运动状
态，也就是说，该电子的波函数在被测量的瞬间“塌缩”到了该点。
绕过这所谓的塌缩和观测者，就只有大胆的假设平行宇宙能很好地解
释这个现象了。
当然在物理学家埃弗雷特提出之后，现代又有很多科学家发现了
它的存在，甚至开始研究起平行宇宙究竟有几层了，2007年 8月，
科学家在研究宇宙微波背景辐射信号时发现了一个巨大的冷斑，其中
完全是“空”的，没有任何的正常物质或者暗物质，也没有辐射信号，
为什么宇宙中会存在如此怪异的时空。为了寻找这个答案，科学家认
为这是另一个宇宙的证据，冷斑现象可能使得宇宙学家推出一种结
论，暗示人们所处的宇宙之外还存在平行宇宙。科学家通过普朗克望
远镜观测到的辐射数据发现我们的宇宙可能是10亿个宇宙中的一
个，第一次有证据显示平行宇宙是存在的。
但是同时反对它的人也不少，他们认为平行宇宙理论缺乏对经验
主义的关联性以及可测性，同时缺乏物理学上的证据和可否定性，因
为这个理论以目前的科学方法无法证实或否定，而且这些理论目前而
言太过形而上学且只是在数学结构上有可能而已；对宇宙微波背景辐
射和宇宙物质大规模分布的测量的改进可能会否定或实证其中两种
的平行宇宙存在的可能性，并进而能证实或否定开放宇宙理论和混乱
暴胀理论，意即平行宇宙理论最少在某种程度上是可测的。但是谁也
没有测出来。
时间本身是不存在的，时间本质上是固定不变的，时间是一个点
而不是一条线，一切物质都只能在这个点上不断变化而已。没办法跳
回去。时间不可逆转，化学中物质变化后可以逆转，但逆转后的物质
早已不是变化前的物质了，尽管在结构上相同。还有时空穿越会产生
祖父悖论又该怎么解释？
在我看来平行宇宙是否存在，现在下定论还为时过早，在今后几
十年，随着宇宙测量技术的巨大进步，通过诸如宇宙微波背景辐射探
测、大尺度物质分布测量等展成为一种全新的理论，能解释更多的现
象„„
人们对宇宙的无止境的探索，永远不会有尽头，在量子力学中我
们就是要大胆的猜想，别怕嘲笑，存在即合理。举个例子亚里士多德
认为凡是运动的物体，一定有推动者在推着它运动，这建立在日常经
验上。若你看到一个东西在移动，你就会寻找一个推动它的东西(像
是我们的手、身体)，但是却忽略了空气阻力。后来又被牛顿的经典
力学所推翻，再后来牛顿的经典力学对高速运动的物体又说不通了，
爱因斯坦又在他的基础上发展了相对论„„
但是没有亚里士多德迈出的第一步，又怎么会发展到今天呢？所
有事物都是由简单到复杂，我们能说亚里士多德错了吗？不能，他就
是在现实生活中观察得到的，只是说认识水平有限没考虑到空气阻
力。正因为无数的像他一样从现实出发提出设想的科学家，才推动的
世界一次又一次的发展。他们就是社会科学发展的先驱。
在当下看起来错误的观点，可能在过去就是正确的。在当下看起
来正确的观点，在未来也许是错的。在量子力学中，永远没有对错，
同样也没有完全正确，只有当下未来。还是那句老话：真理是主观与
客观的具体的历史的统一。