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量子力學(xué)（QM）是有史以來最成功和最迷人的理論之一，但也是最被誤解的理論之一。許多人都聽說過量子現(xiàn)象，如疊加態(tài)、糾纏、不確定性和隧穿，但他們往往對它們的含義有誤解。在這篇文章中，我們將嘗試澄清一些關(guān)于量子力學(xué)最常見的誤解。

1、量子力學(xué)既奇怪又神秘

關(guān)于這一理論最常見的誤解之一是，它是一個(gè)違背常識和邏輯的奇怪和神秘的理論。這部分是因?yàn)榱孔恿W(xué)在流行媒體和文化中的呈現(xiàn)方式，這種呈現(xiàn)方式經(jīng)常聚焦于量子現(xiàn)象引起的悖論和謎題，如薛定諤的貓、雙縫實(shí)驗(yàn)和量子隱形傳態(tài)。

然而，量子理論并不奇怪，它只是一個(gè)描述自然界在最小尺度上行為的數(shù)學(xué)框架。量子力學(xué)基于確立良好的原則和實(shí)驗(yàn)，它做出了精確且可測試的預(yù)測，這些預(yù)測已經(jīng)通過無數(shù)次的觀測和測量得到了驗(yàn)證。這不是信仰或解釋的問題，而是事實(shí)和證據(jù)的問題。

2、量子力學(xué)與相對論不兼容

關(guān)于量子力學(xué)的另一個(gè)常見誤解是，它與相對論不兼容，相對論是物理學(xué)的另一個(gè)主要分支，處理宇宙中最大尺度上的物質(zhì)和能量的行為。相對論描述了空間和時(shí)間如何受到重力和運(yùn)動(dòng)的影響，并預(yù)測了諸如時(shí)間膨脹、長度收縮、引力透鏡和黑洞等現(xiàn)象。

在量子力學(xué)和廣義相對論之間，存在一種普遍的感覺，認(rèn)為這兩套理論在基本層面上是不一致的，這種觀感促使人們形成了一種認(rèn)為它們相互排斥、無法統(tǒng)一的論述。一方面，量子力學(xué)依賴于概率基礎(chǔ)，挑戰(zhàn)了經(jīng)典的因果關(guān)系和決定論觀念，而廣義相對論則牢牢地根植于決定論的框架之中，將時(shí)空視為一個(gè)平滑的連續(xù)體。

然而，量子力學(xué)和相對論并非不兼容，它們是互補(bǔ)的。這兩個(gè)理論都是對自然界有效和準(zhǔn)確的描述，但它們適用于不同的領(lǐng)域和范疇。量子理論對于小且輕的對象更為相關(guān)，如原子和光子，而相對論對于大且重的對象更為相關(guān)，如恒星和星系。量子力學(xué)和相對論都是更一般和統(tǒng)一理論的極限情況，物理學(xué)家仍在尋找這一理論。這個(gè)理論被稱為量子引力（quantum gravity），旨在解釋引力如何在量子層面上工作，以及量子現(xiàn)象如何影響空間和時(shí)間的結(jié)構(gòu)和演化。

3、它本質(zhì)上是決定論的

關(guān)于量子力學(xué)的第三個(gè)常見誤解是，它是決定論的，意味著它能夠確切預(yù)測任何物理過程或測量的確切結(jié)果。這部分是因?yàn)榱孔恿W(xué)在數(shù)學(xué)上的表述方式，使用了一組稱為薛定諤方程的方程，描述了量子系統(tǒng)狀態(tài)隨時(shí)間的演化方式。

薛定諤方程是決定論的，意味著如果我們知道一個(gè)量子系統(tǒng)的初始狀態(tài)，就可以確定地計(jì)算出它在任何后來時(shí)間的狀態(tài)。盡管如此，量子力學(xué)并非是決定論的，而是概率論的。這是因?yàn)榱孔酉到y(tǒng)的狀態(tài)不是一個(gè)確定且可觀測的屬性，而是可能結(jié)果的疊加態(tài)，每個(gè)結(jié)果都有一定的概率。

量子系統(tǒng)的狀態(tài)由一個(gè)稱為波函數(shù)（wave function）的數(shù)學(xué)對象表示，它編碼了所有可能結(jié)果的概率。波函數(shù)并不告訴我們結(jié)果會(huì)是什么，而只是告訴我們其發(fā)生的可能性有多大。結(jié)果只有在我們進(jìn)行測量時(shí)才會(huì)揭示出來，此時(shí)波函數(shù)崩潰為其中一個(gè)可能的結(jié)果，這一過程是隨機(jī)且不可預(yù)測的。

這被稱為測量問題，它是量子力學(xué)中最令人困惑和爭論的方面之一。

4、非局域性（The non-local nature）

關(guān)于量子力學(xué)的第四個(gè)常見誤解是它具有非局域性，意味著它允許遠(yuǎn)距離的物體之間瞬時(shí)相互作用，不論距離多遠(yuǎn)。這部分是由于量子糾纏（quantum entanglement）現(xiàn)象，當(dāng)兩個(gè)或更多的量子系統(tǒng)以某種方式相互作用時(shí)，它們的狀態(tài)在量子意義上變得相關(guān)。當(dāng)兩個(gè)量子系統(tǒng)糾纏時(shí)，它們的狀態(tài)不是獨(dú)立的，而是相互依賴的，即使它們被遠(yuǎn)距離分開。這意味著測量一個(gè)系統(tǒng)將影響另一個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)，并且揭示關(guān)于它的信息，無需任何物理接觸。這被稱為量子非局域性，它被愛因斯坦描述為“超距作用”。

量子力學(xué)本質(zhì)上是局域性的，堅(jiān)持沒有任何效應(yīng)可以超過光速的原則。量子非局域性，經(jīng)常被誤解，指的是在糾纏粒子上的測量中的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性，而不是物理效應(yīng)或信號的傳遞。這些相關(guān)性不支持超光速通信或影響，而僅僅反映了糾纏量子態(tài)的屬性。

因此，量子非局域性，雖然違反直覺，但并不違反物理定律，是量子現(xiàn)實(shí)的自然方面。

5、薛定諤的貓是字面解釋

神話：薛定諤的貓思想實(shí)驗(yàn)意味著一只貓可以同時(shí)處于死亡和活著的狀態(tài)。

現(xiàn)實(shí)：這個(gè)著名的思想實(shí)驗(yàn)旨在批評量子力學(xué)的哥本哈根解釋。它展示了將量子原理應(yīng)用于宏觀物體的荒謬性。

6、海森堡不確定性原理關(guān)于測量的局限性

神話：不確定性原理僅僅反映了我們的測量能力的局限。

現(xiàn)實(shí)：該原理是量子系統(tǒng)的一個(gè)基本屬性，它指出某些屬性對（如位置和動(dòng)量）不能同時(shí)被任意精確地知道。

這不僅僅關(guān)于測量的局限；它是量子理論本質(zhì)的一部分。

7、量子力學(xué)沒有實(shí)用價(jià)值

量子力學(xué)處理的是宇宙最小尺度上的物質(zhì)和能量的行為，這些尺度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我們通常感官和儀器的觸及和分辨能力，似乎與我們生活和感知的宏觀及經(jīng)典世界無關(guān)。然而，量子力學(xué)并非無用。這是因?yàn)榱孔恿W(xué)不僅是自然的描述，也是工程學(xué)的處方，它允許我們設(shè)計(jì)和構(gòu)建新的設(shè)備和技術(shù)，這些技術(shù)利用并駕馭了物質(zhì)和能量的量子現(xiàn)象和屬性。

量子力學(xué)是許多領(lǐng)域和學(xué)科的基礎(chǔ)和根基，如原子和分子物理學(xué)、化學(xué)、納米技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)和量子技術(shù)。量子力學(xué)是許多發(fā)明和創(chuàng)新的源泉和起源，如激光、LED、晶體管、微芯片、太陽能電池、MRI掃描儀、原子鐘、GPS和量子計(jì)算機(jī)。

8、量子理論與量子神秘主義

量子力學(xué)基于嚴(yán)格的數(shù)學(xué)公式和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并且做出了精確且可測試的預(yù)測，這些預(yù)測已經(jīng)通過無數(shù)次的觀察和測量得到了確認(rèn)。這不是信仰或解釋的問題，而是事實(shí)和證據(jù)的問題。

一些人試圖使用量子力學(xué)來證明或解釋各種形而上學(xué)、精神或神秘的觀念和實(shí)踐，如意識、智能、自由意志、靈魂、上帝、輪回、心靈感應(yīng)等。這被稱為量子神秘主義（quantum mysticism），被大多數(shù)科學(xué)家和哲學(xué)家認(rèn)為是偽科學(xué)。它經(jīng)?；谡`解或扭曲量子物理的概念和原理，如疊加態(tài)、糾纏、不確定性、波粒二象性等。它也經(jīng)?；谶x擇性引用或錯(cuò)誤引用一些量子物理的創(chuàng)始人或先驅(qū)者的說法，如愛因斯坦、玻爾、薛定諤、海森堡等，這些人并沒有將它們直接與量子物理聯(lián)系起來。

量子神秘主義不是量子物理的一個(gè)有效的延伸或應(yīng)用，而是對它的誤用和濫用。

量子力學(xué)不支持或暗示現(xiàn)實(shí)的任何神秘或超自然方面，而只是在量子層面描述和解釋現(xiàn)實(shí)的自然和物理方面。量子力學(xué)不依賴于或涉及任何意識、智能或觀察者，而只依賴于量子系統(tǒng)和測量設(shè)備之間的相互作用和能量及信息的交換。理論不創(chuàng)造或揭示任何現(xiàn)實(shí)，而只是預(yù)測和確定測量和觀察結(jié)果的概率和不確定性。

9、量子計(jì)算能解決所有計(jì)算問題