“浪”的量子力学解释

0x00 前言

这个五四青年节，小破站的一个《后浪》的视频引爆了两代人的网络论战，“前浪”们感慨，“这届年轻人不好带了！”“后浪”们觉得，“视频就不是真实的世界！”

好吧，让我们回归那个关于“浪”的视频。俗话说的好，“遇事不决，量子力学！”既然是浪，我们就从量子力学来解释“前浪”和“后浪”的分歧。

浪，可以看成是波，具有波动性，波动性进一步说就是不确定的，在微观量子层面（后浪的个体层面）就是不确定的，只有深切测量（观察）每个量子（后浪）时才以特定的方式呈现。当多个量子（后浪）相互影响，就发生了退相干现象，宏观呈现出前浪们熟悉的和所谓的视频《后浪》。

然而，当后浪在看视频《后浪》时，总觉得这不是自己，这既是个体与集体的差异，又是微观层面与宏观层面呈现的不同。但是，当后浪们对视频表达出不同意见时，前浪们又固执的认为视频中的后浪就是现实中的后浪，这就是把“浪”（波）当成了“石头”（粒子），简单的用粒子的确定的特性来描述后浪了。

那么，真实的“后浪”应该是什么样子呢？用量子力学来解释的话，那就是波粒二象性，既有波的不确定性，又有粒子的确定性。

看到这里，我就再啰嗦一会儿，写写我学量子力学的一点感悟。

量子力学可以帮助我们认识宏观世界的确定性和微观世界不确定性之间的联系。

0x01 量子力学的要点

一、定义

量子力学是一门正在发展的新兴学科，它统一了波和粒子的革命，颠覆了人们的世界观，升级了人类的认知，让人类挖掘到了“知识大树”的“树根”。

量子力学是一种未知理论的低能有效理论，同时也是一种只能描述相对简单现象的简单有效理论。量子力学有9种相互等价、又截然不同的表述形式，这些表述形式都经过了大量实验证实，而且相互之间能通过数学进行转化，存在等价性。

量子力学的解释非常多，每种解释都有一定的道理，解释没有“谁最正确”之分。主流的解释是，和薛定谔方程联系非常紧密的哥本哈根解释。

二、量子

目前的知识告诉我们，量子就是波粒二象性。对，就是那个我们中学学习的那个波粒二象性。简单来说，量子就是同时具有粒子和波的特性于一身的，能量存在的，最小单元。这里要强调一下，量子不能等同于点状粒子。

我的理解是，量子就是我们能观测到的多个“微观”复杂物件叠加态的“宏观”呈现。（个人理解，请批评指正。）

三、波粒二象性

二象性指的是一个物体同时具有两种性质，波粒二象性就是同时具有波和粒子的性质。因此，理解波粒二象性要同时以波和粒子的视角看待它。

波粒二象性是世界存在的必要条件，也是理解万物的基石，没有波粒二象性就没有我们的宇宙，更不会有地球生命（碳基生命）的存在。同时，波粒二象性能帮助我们理解量子现象，如：量子遂穿，量子纠缠等。

波动特征和粒子特征一一对应，同时存在。这才是波粒二象性的正确理解。

0x02 量子力学的作用

按照目前自然科学的知识，量子力学是汇集除广义相对论以外的，所有自然科学知识的原点。目前来看，这个原点只有两个，这两个原点组成了所有“知识”的坐标系，如果一种“知识”不能在这两个原点组成的坐标系里找到位置，那么这种“知识”连错误都称不上。

量子力学的作用就像是一个载体，为自然科学知识提供着养分。

一、上帝掷不掷骰子

“上帝掷不掷骰子”取决于我们的测量方式。量子世界的呈现，依赖于测量，我们的不同测量方式，决定了呈现结果的不同。这就像二维世界无法准确描述三维世界的现象一样，我们的测量，让三维世界以一种我们熟悉的、确定的形式存在了。

那么，不测量时，世界是什么样呢？

二、世界的模样

不测量时，粒子会以你不熟悉的、不确定的波函数形式存在。这个波函数不是测量时的波函数。

在宏观世界里，由于粒子数量的增多，粒子之间相互影响，波的不确定性通过退相干限定在一定范围，相当于收起了波动性，只呈现出粒子性，这就是我们熟悉的宏观世界。

所以，不测量时，微观和宏观世界都以波函数的形式存在，宏观世界同时也以我们熟悉的方式存在。

三、量子力学的最新应用

超导量子计算芯片。2019年10月，Google宣称，这是人类第一次让量子模拟机对特定问题的计算速度，超过了经典计算机。
铁基高温超导线圈。2019年3月，中科院高能物理所研制的铁基高温超导线圈。它和之前的高温超导材料相比，铁基线圈价格更便宜，结构更结实，能耐受的磁场更强。这个技术有什么前景呢？比如医院和科研上用的磁共振，都是由超导线圈提供的磁场。磁共振的磁场越强，图像的分辨率就越高，就看清楚更细的血管和更微小的神经连接。
量子雷达，就是通过向雷达波中加入量子信息，让它能够分辨更微弱的信号，比如隐形战斗机反射的微弱雷达波。
量子精密测量。这个技术有点儿反直觉。它突破了经典统计误差的极限，利用海森堡不确定性原理，却能让测量结果变得更确定。比方说，我们可以用它测量微弱的人体磁场。这就好比CT虽然能看到人体内部的状态，但是有些病它就是看不清楚，必须得靠磁共振成像。这个新技术就像磁共振一样，会给医生打开一个监测人体状态的新窗口，成为现有医学手段的一个重要补充。

0xFF 如何用量子力学解释“浪”

量子力学告诉我们，世界原本就是无序的，宇宙演变的过程可能就是从无序到有序再回归无序的过程。人类之所以能够发展，就是把无序的事物改造成有序发展的文明。

这个世界的前浪们也一样符合量子力学解释，在发展的过程中，无序的前浪们被改造或淘汰，最终留下来有序的前浪们获得话语权。所以呢，现在的，能够在世界上发声的前浪，总是希望后浪们能够按照他们所臆想的，“有序”的活着。于是，前浪们就描述一个他们所希望看到的后浪，也就是视频《后浪》里的后浪。

然而，量子力学告诉我们，无序才是世界的本质。大多数无序的后浪们会觉得前浪们所描述的后浪太不真实，不是自己这个后浪，也不是自己身边的后浪。所以，分歧就产生了，然后就开始了网上的“骂战”。

量子力学同样告诉我们，人类之所以能够发展，就是把无序的事物改造成有序发展的文明。 因此呢，文明的发展，最终会走向有序，现在的后浪们在未来也会变得和现在的前浪们一样，主导着世界的话语权，只是不知未来的后浪们又将会是何种的无序。无序的后浪总能把有序的前浪拍在沙滩上，然后变成另一种有序的前浪，在等待着被另一种无序的后浪拍，这或许就是世界。

如此的，循环往复......