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量子到底有多神奇
量子力学的神奇特性包括量子叠加、量子纠缠、量子隧道效应、不确定性原理以及粒子的相干性。
1. 量子叠加：在量子力学中，一个粒子可以同时处于多个状态的叠加。
这意味着，在没有进行观测之前，粒子的状态是多种可能性的混合体。
这一特性在经典物理学中是难以理解的，但在量子计算和量子通信领域扮演着至关重要的角色。
2. 量子纠缠：量子粒子之间可以存在一种特殊的联系，使得它们的状态相互依赖，即使相隔很远。
这种现象称为量子纠缠，当其中一个粒子的状态改变时，另一个粒子的状态也会立即改变。
这一超距作用是量子通信和量子计算中不可或缺的。
3. 量子隧道效应：在经典物理学中，粒子无法穿越高于势垒的障碍。
然而，在量子力学中，粒子有一定概率能够穿越势垒，这一现象称为量子隧道效应。
这一效应在扫描隧道显微镜和太阳能电池等技术中有着广泛的应用。
4. 不确定性原理：量子力学中，我们无法同时精确测量粒子的位置和动量。
如果我们精确测量一个粒子的位置，则其动量将变得不确定；反之亦然。
这是因为测量过程中的干扰导致了一个变量的不确定性。
5. 相干性：在经典物理学中，波和粒子是截然不同的概念。
然而，在量子力学中，粒子可以表现出波的性质。
在特定条件下，粒子表现得像粒子，而在其他条件下，则表现得像波。
这种波粒二象性是量子力学的一个基本特征。
量子力学里有“叠加态”，应该怎么去理解这个词？
所谓“叠加态”是指微观粒子特有的一种状态，微观粒子具有同时存在于多个位置的能力，这种能力在我们宏观世界是非常不可思议的，但是在微观世界却是真实存在的，虽然爱因斯坦很反对这种“叠加态”概念，薛定谔甚至还设计了思想实验“薛定谔的猫”来嘲笑“叠加态”的概念，但随后的“贝尔不等式”证明在微观世界不成立，强有力的证明了微观粒子的确具有“叠加态”，这也证明了大神爱因斯坦也有错的时候，前面关于贝尔不等式我也讲解过，没看的话可以去看看前面几期。
请确保你的确理解了“叠加态”，那么我们可以接着往下谈，叠加态表示微观粒子可以同时处于多个位置，怎么用数学语言来表达这种概念呢？很简单，我们可以把概率分到多个位置，让每个位置都分到一部分概念即可，我们用一张图来表达宏观物体和微观物体关于位置的信息，也就是前面几期我多次谈到的“位置概率图”，如下图所示。
为了照顾没看前面文章的朋友，我再解释下“位置概率图”，其实就是把粒子的位置放到横坐标，纵坐标放粒子出现的概率值，我们对比两幅图可以看出，宏观世界的位置概率图是一条竖线，只有某一个位置分到了概率且为100%，其余位置分到的概率值为0%，也就是一个位置“吃独食”的感觉。
但是微观世界的“位置概率图”却是大家一起“吃大锅饭”的感觉，每个位置多少都分到了一点概率值，所以这下你理解叠加态的数学表达方式了吧，其实就是把每个位置分到的概率值表达出来即可。
所以一个微观粒子虽然我们没观察前并不知道微观粒子到底在哪，但是我们可以说微观粒子处于：A地25%概率+B地35%概率+C地40%概率，也就是微观粒子同时处于A、B、C三地。
但是有人会问：你都没观察微观粒子，你怎么就能计算出A、B、C三地的概率？哈哈，其实你会这样问也能理解，因为我们宏观世界计算概率，如果无法用理论来计算，就只能去把一个实验重复做，然后统计次数来估算概率，比如我们抛硬币想知道正面的概率，假设我们啥理论都不知道，那么我们只需重复实验1000次，然后统计下正面的次数，就可以估算出来概率。
但是微观世界为啥我们没观察，就能提前知道微观粒子处于各个地方的概率值了？很简单，因为我们也可以像宏观世界一样把实验重复做，然后统计出现在各地的次数来估算概率，实验做很多次你就会发现一些规律，这些规律就是微观世界的物理规律，薛定谔就是用这种大量实验统计各个位置出现次数的方法“猜”出了薛定谔方程，关于薛定谔方程前面我也花了一期文章来讲，这里如果没看可以先去看看。
所以我们之所以不观察微观粒子就知道各个地方出现的概率，是因为我们掌握了微观世界的某种规律，也就是用“薛定谔方程”解出波函数，有了波函数就能知道微观粒子将来任意一个时刻各个地方出现的概率值了。
所以波函数其实就是用来预测一个微观粒子未来某个时刻某位置出现的概率值的。
但是你也许又会有疑问：仅仅知道概率值就足够了吗？我们宏观世界可以用牛顿力学去预言一个物体将来的运动，每一个时刻都可以给出100%概率的确定结，微观世界能否也找到一个类似“牛顿力学”的这种物理规律，让我们可以预言一个电子将来一定100%出现在某位置？
虽然我们很想找到这种“类似牛顿力学”的物理规律，爱因斯坦也想找到，所以说爱因斯坦认为目前量子力学不完备，可能存在“隐变量”。
可是我们却找不到，无论如何费劲去找就是找不到，所以此时你可能又会有疑问：现在找不到，不代表将来找不到，以后技术更发达，也许就能找到了呢。
我非常遗憾的告诉你，以后无论技术如何发展，你还是找不到。
为什么我敢这么肯定的告诉你这个结论呢？因为很简单，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”。
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。
有这种想法的朋友很多，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？所以说“因为微观粒子太快导致我们测不准其属性”这种说法是极度错误的，我们之所以无法确定一个微观粒子而必须谈概率只有一个原因：微观粒子本来就不确定。
量子力学态叠加的两个基本观点是?
量子力学中的态叠加原理包含两个基本观点：1. **态的线性叠加**：量子系统的可能态，如ψ1和ψ2，可以通过线性组合形成新的态，即ψ=c1ψ1+c2ψ2，其中c1和c2是复数系数。
这种线性叠加可以无限扩展，允许体系存在于由这些基本态线性组合而成的任意态中。
2. **叠加态的非空性**：在量子态的叠加中，尽管可以有无限多个态的组合，但实际观测到的量子态是非空的或者准空的状态。
这意味着在单量子体系的叠加态中，并非所有成分都是实际存在的，只有一个成分是非空的。
这与经典波的叠加有本质的不同，在经典物理学中，波的叠加会导致所有成分的实在性增加。
态叠加原理不仅揭示了量子系统的线性本质，而且为量子力学的表象理论奠定了基础。
此外，量子态的叠加性与经典波的叠加性在形式上相似，但在物理实质上完全不同。
量子态的叠加系数具有明确的物理意义，而经典波的叠加遵循平行四边形法则。
量子态叠加是同一体系不同运动状态的叠加，不同于数学上的函数展开，后者要求基函数完备，而量子态叠加不需要。
最后，量子态的叠加能够解释微观粒子的干涉现象，这是由微观粒子的波粒二象性所引起的。
这种叠加效应不仅体现了量子世界的非直观特性，而且也是量子力学实验验证的重要特征之一。
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