从彗星来的那一夜-浅谈量子力学
量子力学通俗易懂的例子
量子力学通俗易懂的例子前言量子力学是一门复杂的物理学，对于一般人来说，往往难以理解。
但了解量子力学背后的思想，我们可以利用一些简单的例子来帮助我们更好地理解这一理论。
在本文中，我们将通过三个例子来演示量子力学的一些基本概念，包括倒置原子，量子纠缠和量子跳跃等。
一、倒置原子原子是量子力学的最小粒子。
当这些原子处于一定的能量水平时，会发生倒置，即原子的电子由原来的挥着态转变到另一个能量状态。
这是因为原子的能量只能处于有限的几个状态中。
我们可以用一个简单的实验来说明这种倒置现象。
首先，我们准备两个杯子，每个杯子中放入一种不同形状的小石头（如圆块和尖头）。
然后，我们将这两个杯子放入一个封闭的容器中，装满水，使水涨到两杯子的底部。
现在，我们可以看到，小石头像原子一样，处于挥着态，不再受力而静止不动。
当我们给这个容器倒入一些水时，原子有可能发生无穷小的力，这些力将把小石头从它原来的挥着态转变到另一个能量状态--另一种形状的石头将会上升到水面上，而另一种石头则会下沉到底部。
就好像量子力学里的倒置一样，由于原子能量只能处于有限的几个状态中，电子会从挥着态转变到另一个能量状态。
二、量子纠缠量子纠缠是指两个或更多的量子系统在处于远程关系时，他们的性质会发生相互联系的情况。
这是因为它们具有共享的基态，无论哪个量子系统被测量，另一个量子系统也会有所反应。
我们把纠缠用一个简单的例子来说明，首先我们准备两只瓶子，然后把同样的糖果放入瓶子里。
现在，我们将糖果放入一个封闭的容器中，装满水，然后把容器放置在活动的地面上来模拟量子系统的运动。
当我们把容器放在活动的地面上时，水里的两个糖果被纠缠起来。
当我们拿起一个糖果时，另一个糖果也会被拿起来，而且它们一定同时被拿起来。
这就是所谓的量子纠缠，就好像量子力学中的两个量子系统在远程关系时，它们的性质会发生相互联系的情况一样。
三、量子跳跃量子跳跃是指量子系统从一个能量水平跃过去另一个能量水平的瞬间过程。
有哪些著名的理论既不能被证实又不能被推翻？
有哪些著名的理论既不能被证实又不能被推翻？
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谢谢邀请。
看到这个题目，必须得提名大名鼎鼎的“平行宇宙”理论啊！
平行宇宙理论又被称为“多元宇宙”，是一组假设的各种可能的宇宙，包括人类生活在其中的宇宙。
这些宇宙中也同样具有空间、时间、物质、能量、物理定律和物理学常数等，可能与我们的宇宙相同，也有可能不同。
平行宇宙理论深得科幻小说作家们的喜爱。
因为这无穷多的平行宇宙给了故事情节发展无限的想象空间。
比如近些年来火遍西方世界的动画《Rick and Morty》就是将平行宇宙理论运用到极致的典范。
而科幻电影爱好者心目中永恒的经典影片《彗星来的那一夜》更是将无数的细节包含其中，为我们展现了平行宇宙交错情况下发生的精彩故事。
严格来说，平行宇宙理论的提出要早于相对论和量子力学这些现代物理学理论，但是现代物理学理论中关于时空旅行、概率世界的探讨，让人们为平行宇宙理论注入了新的生命力。
例如为了解释时空旅行中的悖论问题（诸如孙子穿越时空杀死小时候的爷爷，孙子自身还
能否存在），有人提出每次穿越时空做出一点点改变，都会产生一个崭新的平行宇宙，一条新的世界线。
再比如量子力学中充斥着的概率的相关理论，催生了诸如“量子自杀”一类略显荒诞的思想实验，有人认为自己对着自己扣动扳机，会将宇宙分裂为自己死亡或者活着的不同宇宙，总会有一个宇宙自己因为各种侥幸的原因活下来。
这个理论为大家提供了丰富的想象空间，但是很不幸，由于不同平行宇宙无法产生交汇，我们无法证实或者证伪这个理论。
《彗星来的那一夜》
《彗星来的那一夜》电影开始的时候，看上去一点也不科幻――艾米莉到朋友家聚会，他们一起准备晚餐。
接下来是温馨热闹的晚餐时间，大家兴致正浓之时，忽然停电了。
屋里屋外一片漆黑，只有远处的一个房子灯火通明，于是，休和迈克决定去那边借个电话。
那是彗星到来的夜晚，明亮的星体拖着长长的尾巴掠过夜空。
诡异的事情发生了。
休和迈克回来惊恐地说，他们在那个房子里看见了聚会的大家――包括他们自己。
休找到了他弟弟（一个量子物理学家）的书，猜测这是因为出现了“多世界的相干”：随着选择的不同，有无数个世界并行，在这个奇特的时间，这些世界发生了相干――不同世界的他们交会了。
出了屋子的人，无法再回到他本来的世界，而是闯入了另一个“自己”所在的世界。
艾米莉发现这里不是自己的世界，她走出了屋子，在?o数亮着灯火的屋子间徘徊，挑选……电影的剧情并不像一般商业片那样精彩。
如果你对电影提到的物理名词一窍不通的话，更会对电影情节感到一头雾水。
但如果你对量子物理有一些了解的话，会发现电影就像讲了一个量子理论的寓言。
Real Story波与物质的疑云首先，为了理解电影故事，我们要知道什么叫作相干。
从物理理论来说，干涉现象是波的明证和表现。
如双缝干涉实验，在一张黑卡纸上划两道狭缝，光从这两道狭缝通过，另一边的屏幕上就会出现明暗相间的光纹，因为从狭缝通过的两道光，波峰与波峰叠加时，就会变亮，波峰与波谷叠加时，就会变暗，这个现象就是干涉，此为光是一种波的明证。
而另一些实验证明，质子、电子等物质粒子都具有干涉现象，因此，量子理论认为，物质既是波也是粒子。
毫无疑问，这与我们直觉的日常现实相悖：一样东西存在于那里，它就是实在的存在，怎么会和我们印象中看不见摸不着的波一样呢？但是，比这更不可思议的是，物质表现为波还是粒子，取决于你选择看待它的方式。
这些实验结果引发了人们对物理认识的迷惑和混乱。
在牛顿建立的经典物理学中，一切都是确定而客观的，你可以通过理论计算，来确定一个物体所有的运动状态，但在量子物理的世界里，你选择的观察手段不同，结果就不一样。
量子力学佯缪
量子力学佯缪如果量子力学真是某些科学家所认为的那么神奇，那么为什么它的应用又显得十分粗糙呢？其实有一个有趣的现象，如果你有幸得到一本书，而这本书的书名并不叫“量子力学”，或者“量子力学的诡异世界”，那么你看了这本书的第一感觉会是：莫非这本书里的作者是个疯子，或者是哪个地方冒出来的民间科学家？不过我可以告诉你，这本书的作者正是当今诺贝尔物理奖得主。
事实上，很多理论从最初被提出时，就充满着假设，而且许多与实验事实背道而驰。
例如爱因斯坦相对论中著名的质能公式，假定质量等于能量，但是这样的情况在实验中并不存在。
甚至爱因斯坦本人也曾表示怀疑。
此外还有海森堡、狄拉克等人提出的量子场理论，对现代物理有着深远影响。
不过由于他们的理论自身的漏洞和后来其它理论的冲击，加之新的理论不断出现，使得量子场理论在现代物理中渐渐失去了重要的地位。
其实它们是在佯谬中偶然被发现的，而且佯谬并不只是简单的诡异。
就好比原子的结构，早在1905年，法国的埃尔朗根兄弟提出了核式结构模型。
他们提出氢原子的核式结构是一种水平放置的火柴棒模型，很有创意。
然而他们的发现却是在几十年后，通过量子力学中对波函数的解释才被认识到的。
这些佯谬都证明了量子力学的观测和理论并不完全符合，那些简单的理论也许并不真正反映自然，而它们给人类留下了丰富的思考空间。
2。
宇宙起源。
现在有很多人都说宇宙是大爆炸形成的，不过如果仔细想一想，就会知道这种理论是不合理的。
因为任何理论必须符合逻辑。
而大爆炸论将时间、空间和物质都假定为无限小的点，并且按照无穷大的推演下去，结果这些物理理论没有一个是符合逻辑的。
3。
时间旅行。
即便是在目前的理论体系中，时间旅行都是一个梦幻般的事件。
虽然霍金提出了一个很好的模型，但是我们无法确定他提出的理论是否可以成立。
至于更长远的未来，可以肯定的是，理论和现实的差距是巨大的。
7。
有悖常理的数学。
在物理学的体系中，数学一直扮演着重要角色。
但是许多理论，尤其是量子力学中的计算，让数学变得不那么理性。
“封闭空间”视角下的人性思索——以《彗星来的那一夜》为例
影“封闭空间”视角下的人性思索○寇嫒丽摘 要：《彗星来的那一夜》是一部披着科幻外衣的人文片。
它成功地运用“封闭空间”的叙事模式，让人物禁锢又穿梭于若干个相对隔绝的平行世界，通过极端化的空间环境凸显人性深层的矛盾与弱点，从而完成对人性的深度思索。
同时，这部低成本的“烧脑”科幻片还凭借着故事叙述、结构架构和科学概念阐释上的突破与创新，实验了一条科幻影片的另类成功路线。
关键词：《彗星来的那一夜》 科幻 封闭空间 人性荣获2014年阿姆斯特丹奇幻电影节黑郁金香奖的影片《彗星来的那一夜》，英文片名为Coherence，直译为《相干效应》。
“相干”一词作为量子物理学多世界诠释理论的核心概念之一，直指架构影片的科学理念。
作为“相干”的反义词“退相干”，意指现实生活中同时存在着若干个平行世界，彼此间不会出现交集或相互作用。
中文译名《彗星来的那一夜》则凸显了推动故事情节发展的特殊条件：彗星。
彗星的到来，使得“退相干”变成了“相干”，让那些原本各自独立、封闭的平行世界产生了短暂的交集甚至相互作用。
人们不仅遭遇了来自于其他世界的“自己”，甚至侵入并扭转彼此的生活轨迹。
这部小成本的、沉闷“烧脑”的科幻片，脱离了时下流行的如《星际迷航》《独立日》等影片的“感官狂欢”式的路线，凭借故事叙述、结构架构和科学概念阐释上的突破与创新，赢得了电影学界和观众的双向认可，实验了一条科幻影片的另类成功路线。
影迷们不惜花费大量的时间精力，反复地研究其中复杂纷乱的空间关系和搜寻不易察觉的细节，并就影片中究竟存在着多少个平行世界，人物的空间归属以及开放式的结局展开了激烈的讨论。
一、披着科幻外衣的人文片该片尽管被影迷们誉为“年度科幻神作”，但究其本质，实是一部披着科幻外衣的人文片。
故事选取了日常生活中最普通不过的一幕场景，即八位好友的晚餐聚会，——以《彗星来的那一夜》为例生活的原生态，给观众以强烈的代入感。
就在观众奋力辨识每一个人物的姓名、身份以及彼此间的关系状态时，导演通过离奇事件、人物叙述和科学著作阐述有层次地注入科幻元素，使得平淡沉闷的剧情充满了戏剧张力和想象空间。
量子力学的简单解释
量子力学的简单解释
嘿，朋友！你知道量子力学不？量子力学啊，就像是一个超级神秘
又超级有趣的魔法世界！
比如说哈，在我们日常生活里，东西不是在这就是在那，很确定对吧。
但在量子力学的世界里，一个粒子可以同时处在好几个地方！就
像孙悟空能变出好多分身一样神奇！你说这是不是太不可思议啦？
还有哦，量子纠缠这个概念，那简直就是“心有灵犀一点通”的科学
版嘛！两个粒子不管离得多远，都能瞬间感应到对方的状态。
这就好
比你和你最好的朋友，哪怕相隔万里，也能一下子知道对方在想啥！
神奇吧？
想象一下，我们周围的一切，小到原子、电子，都有着我们难以想
象的行为和规律。
它们好像在跳着一场奇特的舞蹈，而我们却很难看
清每一个舞步。
这多让人着迷啊！
科学家们为了研究量子力学，那可是绞尽脑汁啊。
他们就像探险家
一样，在这个神秘的世界里不断探索、发现。
他们会兴奋地大喊：“哇，我找到了！”或者沮丧地说：“哎呀，又错啦！”
你可能会问，量子力学对我们普通人有啥用呢？哎呀，那用处可大啦！从电子设备到医学，从通信到未来的科技发展，都离不开量子力
学的功劳呢！
量子力学就是这样一个充满魅力和挑战的领域，它让我们对世界的认识发生了翻天覆地的变化。
它就像一把钥匙，打开了我们通往未知世界的大门。
我觉得啊，我们都应该多了解了解量子力学，说不定哪天我们也能在这个神奇的世界里发现点什么了不起的东西呢！。
一代宗师惠勒：他命名了黑洞和虫洞，疯狂想法后是毋庸置疑的真理
⼀代宗师惠勒：他命名了⿊洞和⾍洞，疯狂想法后是⽏庸置疑的真理「1962年，我刚到普林斯顿读研究⽣的时候，我的梦想是和惠勒教授⼀起研究相对论，我便战战兢兢的去敲他的门。
他热情并微笑着迎接我，把我领进他的办公室，然后⽴即开始和我讨论恒星在其⽣命终结时引⼒坍缩的奥秘。
⼀个⼩时后，当我⾛出他的办公室时，我变成了他的信徒。
」撰⽂ | Kip S. Thorne（基普·索恩）翻译 | 吴寅昊审校 | 梁昊等约翰·阿奇博尔德·惠勒（John Archibald Wheeler）是⼀位致⼒于脚踏实地的项⽬和⼤胆构思的理论物理学家，即使在天马⾏空的想象中，他也⼀直强调实验和观测的重要性。
他的研究和见解对核和粒⼦物理、核武器的设计、⼴义相对论及相对论天体物理、量⼦引⼒及量⼦信息等领域产⽣了重⼤影响。
但他最⼤的影响，是对学⽣、博⼠后和成熟的物理学家的教诲和启发。
他以他所谓的激进保守主义原则为指导，这是受尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）的启发：把你的研究建⽴在完善的物理定律基础上（保守），但是把它们推向尽可能最极端的领域（激进）。
他常常超越⼈们所熟知的物理学的界限，以其富有先见之明的⽅式进⾏推理，从⽽启发后世的物理学家。
在约翰·霍普⾦斯⼤学的卡尔·赫兹菲德（Karl Herzfeld）教授指导下完成博⼠学位后（1933年），在纽约⼤学和哥本哈根，惠勒分别跟随格雷⼽瑞·布雷特（Gregory Breit）以及尼尔斯·玻尔完成了两段博⼠后经历。
在那之后，他先是在北卡罗来纳⼤学当了三年的助理教授（1935年-1937年），⼜在普林斯顿⼤学度过了40年的教授⽣涯（1937年-1976年），最后，他来到了德克萨斯⼤学奥斯汀分校，在那⾥做了10年的教授（1976年-1987年）。
他退休后回到了普林斯顿⼤学，仍⼀直积极地、充满热情地从事物理研究，直到他于96岁去世。
无中生有的宇宙系列套装(套装10册)
08 一个大意 外？
5
09 无也是有
1
10 空无是不 稳定的
2
11 勇敢新世 界
3 结语 有了科
学，无中生有 也不是奇迹
4
后记 宏大壮 美的无中生有
5
文后内容
湛庐文化“科 1
学素养”专家 委员会寄语
湛庐文化“科 2
学素养”书系 专家委员会
3
献词
4
全球顶尖科学 家集体盛赞
5
跨界推荐
01
引言穿越平 行世界，找 寻宇宙的终 极本质
读书笔记
读书笔记
非常棒的一组科普书，物理学大咖用生动的语言给我们讲述了宇宙学，量子力学，量子引力学，大统一理论 等最前沿领域的最新进展，让人大开眼界。
太艰苦了，本来想预约的翻完，但是还是咬牙坚持着，内容看起来挺简单，但是这个是文字，理解其中的思 想还是有些挑战，好在看多了就好了，当然不懂还是不懂，也把大部分不懂的记下来，这些内容也不是一次看完 十本书就可以理解了。
第二部分穿越粒子世界
06神奇的宇宙乐高 07第三层多重宇宙，狂野不羁的现实
第三部分探秘数学宇宙
08万物理论的追索之旅 09宇宙是由数学写就的伟大之书 10重新认识自我：时间是幻觉吗 11第四层多重宇宙，万物的终极答案
1
01 宇宙会消 亡吗
2
02 逐步消亡 的宇宙
3
03 最初的三 分钟
4
04 恒星的末 日
第二部分 20世纪两大革命性宇宙观
05相对论：弯曲的时空 06量子力学：上帝不掷骰子
第三部分探秘基本粒子物理
07物质的已知最基本结构 08高能粒子加速器的惊人新发现 09对称：粒子获得质量的基本组织原则 10基本粒子的质量来源：有趣的自发对称破缺和希格斯机制 11大统一理论：不同尺度和能量的相互融合 12等级问题：唯一有效的涓滴理论 13超对称：超越标准模型的大飞跃
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• 介绍平行宇宙之前让我们先来看一个著名的 “祖母悖论”。如果我们通过时空隧道回到 了过去，遇见了我们的祖母，而我们又不幸 的害死了祖母，那么既然祖母在年轻的时候 就死了，未来的我又从哪里来？既然没有了 我，我又怎么会回到过去害死祖母？这样便 产生了一个悖论。在这一理论中，世界不是 只有一个，而是有许多平行的世界存在，按 照如今的历史过程：罗马帝国时代、大英帝 国时代、工业时代、第一次世界大战、第二 次世界大战、电脑网络普及……如果将整个 工业时代去掉，那至此以后的历史轨迹将会 得到巨大的改变，或者两次世界大战都不会 出现，又或者世界大战将会在我们的另外一 个平行的世界里存在，也就是说另外一个世 界如今的我们可能正在遭受着战争的阴影。 这个时候“外祖母悖论”就有了合理的解释： 一个人可以回到过去杀死自己的外祖母，但 这将导致世界进入两个不同的（历史；或者 说时间线）轨道，一条中有那个人（原先的 轨道），而另一条中没有那个人。
• 迄今为止，科学家们还没有观察到虫洞存在的 证据。为了与其他种类的虫洞进行区分，一般 通俗所称“虫洞”应被称为“时空洞”。
• 霍金说,虫洞就在我们周围,只是小到肉眼 无法看见。宇宙万物都会出现小孔或裂缝, 时间也有细微的裂缝和空隙,比分子、原子 还要小的空隙被称作“量子泡沫”,而虫洞 就存在于“量子泡沫”中。有朝一日,人类 也许能够捕获某一个虫洞,将它放大到足以 使人类甚至宇宙飞船从中穿过。
•谢谢观赏！
•
的物种在另一个宇宙中可能正在不断进 化，生生不息。
有学者描述平行宇宙时用了这样的比喻，
它们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。
• “虫洞”是连接宇宙遥远区域间的时空细管。 暗物质维持着虫洞出口的敞开。虫洞可以把不 同平行宇宙相互连接起来，并提供时间旅行的 可能性。 虫洞也可能是连接黑洞和白洞的时空 隧道，所以也叫"灰道"。
人家里坐着的竟是他们自己……
• 薛定谔的猫
• 它由奥地利物理学家薛定谔 于1935年提出的有关猫既是 死的又是活的著名思想实验 的名字，它描述了量子力学 的真相：粒子的某些特性无 法确定，直到测量外力迫使 它们选择。整个实验是这样 进行的：在一个盒子里有一 只猫，以及少量放射性物质。 在一小时内，大约有50%的 概率放射性物质将会衰变并 释放出毒气杀死这只猫，剩 下50%的概率是放射性物质 不会衰变而猫将活下来。
• “薛定谔的猫”，让很多人迷惑的多半 是在人开门观察之前，猫所处的那种不 死不活又死又活的状态。其实，这种状 态虽然诡异，但理论上总可以用一个波 函数来表示。这个波函数在物理学家眼 中具有很好的性质，因为它随时间的变 化遵循薛定谔方程。门一开，“诡异” 的状态立刻解除，我们得到了一个确定 的状态：死或者活。开门瞬间猫的状态 改变了，这意味着猫的波函数也有了一 个突变，这个突变几乎是瞬时的，且不 遵循薛定谔方程，是一种看上去由我们 的观察（测量）而导致的突如其来的变 化——这种由测量导致的突变才是更诡 异的地方。薛定谔的猫是死是活我们无 法知道，所以有人提出平行宇宙的理论， 认为一个世界猫是活的状态，一个世界 猫是死的状态。
•
平行宇宙是指从某个宇宙中分离来，
平行宇宙与原宇宙平行存在着的既相似
又不Байду номын сангаас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
• 因此，平行宇宙的概念就孕育而出。 • 平行宇宙就是为解决问题而提出的
一种假设。根据多世界的理论，每当 记录下一个观测结论或者做出一个决 定时，就会出现一个道路分支。那当 然，世界更寸步的分裂发生在量子层， 即使原子中的一个电子从一个能量级 变化至另一个能量级，或者说两个电 子自旋的方向不一致也会导致不同的 可能性发生而所有不同的可能性分裂 出一个宇宙。
• 理论上，虫洞是连结白洞和黑洞的多维空间隧 道，就像是大海里面的漩涡，是无处不在但转 瞬即逝的。这些时空漩涡是由星体旋转和引力 作用共同造成的。就像漩涡能够让局部水面跟 水底离得更近一样，能够让两个相对距离很远 的局部空间瞬间离得很近。不过有人假想一种 奇异物质可以使虫洞保持张开，也有人假设如 果存在一种叫做幻影物质（Phantom matter） 的奇异物质的话，因为其同时具有正能量和负 质量，因此能创造排斥效应以防止虫洞关闭。
《彗星来的那一夜》
在一个静得有些诡异阴森的夜晚，年 轻女子艾米丽驱车来到朋友家参加聚会。 此前她一边开车一边和男友打电话，然 而通话突然中断，她的手机屏也莫名其 妙出现裂痕。这一事件让艾米丽的心中 升起隐隐不安，因为当晚一颗彗星刚好 接近地球，一个很久之前听过的传说使 她对彗星的到来有着不祥的预感。稍后， 朋友们落座，大家彼此交谈，叙说近况， 虽然言语中有着许多莫名其妙、蹊跷反 常的线索，然而均被一带而过。突然间， 灯光尽灭。当光明重新来临时，众人发 现附近只有一户人家还在亮灯，而亮灯