量子疊加態怎麼發現的（為什麼量子力學的）

2023-06-05 03:58:02 1

前面文章中我講解了量子力學的一個概念：疊加態。也就是說一旦進入了微觀世界，微觀粒子的運動情況和我們宏觀物體完全不一樣，宏觀物體在某一個時刻都永遠只處於一個位置並且只擁有一個速度，但是微觀粒子卻是在某個局部範圍內處於疊加態。但是疊加態本身是否是一種科學的論述方式呢？為啥這個疊加態概念很可怕呢？今天我們來談談這個問題。

首先宏觀世界有沒有疊加態？其實還是有的，只不過宏觀物體的疊加態非常的微弱，微弱的讓我們可以直接忽略掉而已。因為前面我專門寫了一篇文章介紹「海森堡測不準原理」，宏觀世界的物體波動性之所以不明顯，就是因為質量的原因導致。如果你沒看這篇文章，建議可以先去看看。

很多網友對疊加態有誤解，比如當我描述一個微觀粒子在某時刻所處的位置時，用量子力學的語言來表達就是：微觀粒子此時處於A的概率是30%，處於B的概率是50%，處於C的概率是20%，也就是微觀粒子同時處於A、B、C的疊加態。但是大部分網友會這樣解釋：因為微觀粒子運動速度太快了，所以導致我們看起來微觀粒子好像同時處於多個位置，如果我們的觀察技術提升，那麼還是可以看到微觀粒子在某一個時刻其實只處於一個位置。

以上的網友解釋應該說非常符合我們的常規和直覺對不對？可惜這個解釋是錯的，因為我們目前的觀察技術而言，微觀粒子的運動速度再快能快過光速嗎？現在的科技發展測量高速粒子的運動速度技術已經非常成熟了，所以你首先要明白一個事實：微觀粒子要用疊加態來描述，不是因為微觀粒子的運動速度太快導致的。

其次你要明白一點，假設此時有一個電子，我們計算出來電子處於A位置的概率是20%，B位置的概率是80%，那麼電子就同時處於A、B位置的疊加態對不對。此時再舉一個類似的例子，假設宏觀世界裡面拋硬幣，我往上一扔然後仍由硬幣落地，但是我並不去看落地的結果，那麼此時我們知道，硬幣是正面的概率是50%，硬幣的反面概率也是50%，那麼請問：此時我們可以說硬幣處於正面和反面的疊加態不？

大家可以好好思考這個問題，其實對於扔硬幣來說，我們雖然知道概率是各佔50%，但是我們未觀察結果前，我們不能說硬幣處於疊加態。但是面對一個電子，我們未觀察前，我們卻可以說電子的確是處於A和B的疊加態。大家明白這兩者的差別沒？

沒錯，電子處於微觀世界，當你把一個電子控制在某個局部範圍內（比如A和B位置），那麼此時你不去觀察時，電子的確是同時處於A和B兩個位置的，只不過A和B兩個位置分到的概率值不同而已。但是如果你再宏觀世界去拋硬幣，當硬幣落地後，你如果不去觀察硬幣，那麼硬幣絕對不是同時處於正面和反面的疊加態，硬幣肯定是只處於某一個狀態且概率是100%，另一個狀態概率是0%。所以理解疊加態的關鍵就在於：觀察。沒錯！當你未觀察前，你可以說電子同時處於A和B疊加，但是不能說硬幣同時處於正面和反面的疊加。

而且最關鍵的問題在於，當你未觀察前，電子的狀態是不確定的，但是硬幣正反面結果卻是確定的。當你觀察的一瞬間，電子的狀態才確定，但是硬幣的狀態卻是你觀察前就確定了。當你再次不觀察後，電子的狀態再次不確定，硬幣的狀態依然是早就確定了。所以微觀世界和宏觀世界的差別就是：

微觀世界：觀察前電子狀態不確定，觀察一瞬間電子狀態確定，觀察後電子狀態再次不確定。

宏觀世界：觀察前物體狀態確定，觀察一瞬間物體狀態確定，觀察後物體狀態依然確定。

而且還有一個重點是：微觀世界的物體，為啥觀察的一瞬間狀態就確定了，因為正是你的觀察導致微觀粒子的狀態被確定下來。你的觀察不僅僅是「發現」微觀粒子的狀態，你的觀察還「創造」了微觀粒子的狀態。你對微觀世界的觀察不僅僅是「發現」，你的觀察行為和看到的結果產生了因果關係。當你理解到這一層，你才算真正理解微觀粒子的疊加態，到底是要表達啥意思。