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大家好，我是舒扬。今天我们来聊聊量子力学。 （文末有我个人对文章要点的总结，如果赶时间可以跳到最后阅读总结。）

量子力学可以说是当今科学界最重要的研究内容。如果我们能完全理解并应用在我们的生活中。那么我们的世界将会发生巨大的变化。然而，对于量子力学的研究，科学家们还只是在路上。量子力学和我们的常识有太多不同。毕竟，理解量子力学的内容需要付出很多努力，所以路还很长。

因为我们生活在一个宏观的世界，无论是常识、常识，还是我们个人的经验，都是宏观下的认知和反应。经典力学和经典电动力学等几乎古老的理论可以解释我们日常生活中的各种事物。然而，当科学家们开始探索微观世界时，他们发现宏观世界的旧理论大多不适用。因此，在众多物理学家（爱因斯坦、普朗克、薛定谔、海森堡等）的共同努力下，创立了量子力学。

究竟什么是量子力学？让我介绍一下。量子力学主要研究原子、分子和凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构和性质。它是物理学的一个分支，研究物质世界中微观粒子运动的规律。它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础。除了物理领域，量子力学还广泛应用于化学等其他学科和技术。

量子力学的建立打开了微观世界的大门。它不仅改变了人们对物质结构的认识，也改变了人们对各种粒子间相互作用的认识。许多看似违反直觉的事情都可以用量子力学来解释。它甚至通过量子力学预测了新的和难以想象的现象，后来证明它们确实存在。也形成了量子场论，它是一种结合经典场论、狭义相对论和量子力学的物理理论。除了广义相对论中的引力之外，所有其他物理相互作用都可以在这个理论中描述。

在上一篇文章中，我向大家介绍了薛定谔的猫。相信大家已经通过这篇文章感受到了量子力学的“魅力”。薛定谔的猫其实是在说微观粒子的不确定性，也就是波动率。只有当我们观察时，我们才能让结果崩溃给我们看。否则，各种可能性并存，而不是我们通常所理解的。他就在那里，即使你不观察它。这种不确定性已经对我们的常识构成了挑战。我们再来谈谈量子纠缠。

科学家拍摄的第一张量子纠缠图像

Quantum entanglement 也称为Quantum Entanglement（这部分会很枯燥，可能看不懂，可以看一下，或者跳过这部分，看我后面举的例子），意思是当一个几个粒子相互作用后，将每个粒子的特性组合成这些粒子的整体性质，使它们不再单独表现出自己的特性，而是统一为组合的整体性质。

量子纠缠的假设实验是这样的，假设一个零自旋中性 π 介子衰变成一个电子和一个正电子。两个衰变产物各自向相反的方向运动，电子运动到区域A，观察者“爱丽丝”将在那里观察电子沿某个轴的自旋；正电子移动到区域 B，在那里观察者“鲍勃”也将观察正电子沿同一轴的自旋。

在测量之前，这两个纠缠粒子一起形成了零自旋纠缠态，这是两个直接乘积态的叠加。电子的自旋可能是上旋的，而正电子的自旋可能是下旋的。也有可能两者是相反的，电子向下旋转，正电子向上旋转。这两种情况是叠加的。只有当观察者“爱丽丝”或“鲍勃”去观察两个粒子的自旋情况时（这里是薛定谔的猫，观察结果折叠）。

因为两个粒子相互纠缠在一起，所以当我们只观察其中一个粒子的自旋时，就可以立即知道另一个粒子的情况。这种纠缠与空间关系不大，即使两个电子相隔很远，仍然会有这样的关系。

让我从宏观角度举一个例子。我是一个只会唱歌的人，另一个人是一个只会跳舞的人。我们两个组成了一个乐队。不过，成组后，我们两个互相学习，互相学习了对方的技能，也就是说现在我们俩都可以唱歌跳舞了，而且我们俩的技术水平是一样的。但是我们两个人表演的时候，总是只有一个人在唱歌，一个人在跳舞。

在你看到我们表演之前，每个人都不知道今天谁在唱歌或跳舞。即使我们两个不能出去，不在一起，每个人都在家里为大家进行直播，我们仍然分开唱歌跳舞。因此，当您看到我们中的一个时，您就可以知道另一个在做什么。当然，这个宏例子并不能完全准确地表达出来，还是需要你自己去理解。