按天配资平台深度科普：量子力学到底讲述了什么？为什么如此诡异？

最近几年按天配资平台，“量子”一词成为科技圈的热词，如同前几年的“纳米”概念一样，广泛被应用在各类产品中。

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比如，“量子波动速读”，这种技能源自日本，被宣传为可以让孩子们在5分钟内快速阅读完一本十万字的书籍，并且能将内容完全复述出来，甚至能够闭着眼睛与书籍产生感应。支持者声称这是利用了光的波粒二象性和量子纠缠的原理。具体解释是：

利用量子纠缠的效应，产生波粒二象性，使得读者的大脑与书本之间产生共鸣。它可以改变传统的阅读过程，将“看、读、理解”简化为“看、理解”，经过培训，可达到“书中文字快速成像、光波如同电影般回放、一目十行过目不忘”的神奇效果，甚至无需睁眼，就能和书本进行心灵感应，领会书中的内容及作者意图。

然而，更离谱的是所谓的“量子接骨”，有广告称“通过量子干预技术，可以远程治疗骨折……”，甚至还宣称，只需提供一块土地的航拍图，确定其地理位置，便可运用“量子干预”，大幅提高农作物的产量，“改良后的农产品不仅无公害，品质也极高，简直不可思议。”

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多年来，许多营销人员为了吸引消费者，将这些高端术语随意套用到产品之上，给人一种高科技、权威的印象，如早些年的纳米汗蒸等。尽管这些概念只要稍加思考就能发现漏洞，但仍有人纷纷上当受骗。

那么，到底什么是量子呢？它又有哪些作用？让我们来深入了解一下！

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量子，是现代物理学中的核心概念。简单来说，如果一个物理量存在最小的、不可再分割的基本单位，那么这个物理量就是量子化的，而那个最小单位被称为量子。

1900年，普朗克首次提出量子概念，用以解决当时物理学界一个棘手的问题——“紫外灾难”。紫外灾难，指的是在19世纪末，科学家们在研究电磁波时，发现了黑体辐射问题：在经典物理学理论的预测中，黑体辐射的强度在紫外波段会无限大，这与实际观测结果严重不符。普朗克提出，在与物质相互作用时，光辐射的能量不是连续的，而是一份一份的，每一份“能量”即为一个“量子”。

然而，当时的物理学界并不太接受这个新概念，包括普朗克本人，他们都试图把量子概念融入到经典物理学的框架中，但均以失败告终。

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爱因斯坦却对这个概念产生了兴趣，并提出了“光量子假说”，认为光不仅在与物质相互作用时的能量是一份一份的，光的能量本身也是“量子化”的，一份能量就是光的最小能量单元，即“光量子”，也简称为“光子”。

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在此基础上，以玻尔为首的哥本哈根学派发展出了量子力学，并提出了“哥本哈根诠释”，这个诠释成为了量子力学的主流解释。它包括了恩的概率解释、海森堡的不确定性原理和玻尔的互补原理。量子力学与相对论共同构成了现代物理学的两大支柱。

经典世界，指的是由遵从经典运动规律（如牛顿力学、电磁场理论）的物质构成的世界；而量子世界，则是由遵从量子力学规律的物质构成的世界。量子，就是指量子世界中的物质客体，既可以是微观粒子如光子、电子、原子、原子核、基本粒子等，也可以是宏观尺度下的量子系统，如BEC（玻色-爱因斯坦凝聚）、超导体等，它们共同遵循量子力学的规律。

量子最重要的性质之一是量子叠加和量子纠缠。

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提到量子叠加，最著名的例子莫过于“薛定谔的猫”了。薛定谔设想了一个实验，在一个盒子中放有一只猫和一些放射性物质。放射性物质有50%的几率会衰变并释放毒气杀死猫，同时有50%的几率不衰变而猫会存活。

根据经典物理学，这两个结果中的一个必将发生，而外部的观测者只有打开盒子才能确定结果。但在量子世界中，盒子关闭时整个系统处于不确定的波函数叠加态，即猫处于生死叠加状态。我们只有在打开盒子的那一刻，才能确切知道猫是死是活。

这个实验关联到电子双缝实验。

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在德布罗意提出波粒二象性后，戴维孙和革末通过实验证实了一切物质都具有波粒二象性。量子力学认为，在未观测粒子时，它们以波的形式运动，因此可以通过干涉在穿过双缝后形成明暗条纹。而一旦观测，粒子立刻选择成为粒子，不再产生干涉，条纹也就消失了。

然而，值得注意的是，薛定谔忽略了量子力学主要适用于微观领域的事实，宏观世界有时无法用微观世界的规则来解释。

量子力学的一个核心观点是，粒子可以处于叠加态，即同时具有相反的特性，也就是波粒二象性。尽管我们在日常生活中常常面临“非此即彼”的选择，但在微观世界中，“既是此又是彼”的情况是被允许的，就像我们描述一个人时，不能简单地区分善恶一样。

薛定谔的猫实验生动地揭示了量子力学的本质——一个量子系统可以处于不同量子态的叠加状态。

叠加状态还会导致量子纠缠。在量子力学中，当几个粒子相互作用后，它们的性质成为整体特性而不可单独描述，只能描述整个系统的性质，这就被称为量子缠结或量子纠缠。

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量子纠缠是一个纯粹发生在量子系统的现象，在经典力学中并不存在类似现象。例如，在微观世界中，两个纠缠的粒子可以无视距离进行瞬间相互作用。也就是说，如果地球上的一个纠缠粒子测量出其自旋向下，那么月球上的另一个纠缠粒子的自旋必定向上。

总而言之，量子力学的世界充满了神奇与未知，而“量子”一词也不应被滥用于营销目的。理解量子力学，将帮助我们揭开自然的更多奥秘。

另一方面，量子领域还有一个引人入胜的现象，那就是量子隧道效应。不妨这样想象，若我们跋山涉水，前方高山耸立挡道，常规路径必然是要翻山越岭。但若换成微观领域的粒子，情况就大不一样了。即便能量未达要求，粒子也能如幽灵般直接穿透山峦。这便是所谓的量子隧道效应，也即粒子的“穿墙术”。

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我们所谈论的基本粒子，不具有固定的形态和路径，其最大的特质便是不确定性。它们既像波动，又似粒子。就如同我们对着墙壁呼喊，尽管大部分声波被反射回来，总有那么一部分会衍射穿过，传入他人耳中。因为墙壁并非全封闭的屏障，它在反射声波的同时，也在一定程度上让物质波得以渗透。

在目前阶段，量子科学的主要应用集中在量子通信和量子计算机两大领域。

若两个粒子处于纠缠状态，无论彼此相距多远，其中一个的状态发生改变，另一个也会立即随之改变。这种特性使得光量子通信成为可能：先是准备好一对纠缠粒子，分置通信两端，随后将一个未知量子态的粒子与发送端的粒子进行联合测量，接收端的粒子便会立即发生塌缩，塌缩状态与发送端粒子的变化相对应。接着将联合测量的数据通过传统信道传递给接收方，接收方据此对塌缩的粒子进行逆操作，便能复制发送方的未知量子态。

相对于传统的经典通信，光量子通信在安全与效率方面遥遥领先。特别是安全性方面，量子通信具有“绝对安全”的美誉，被视为未来信息社会通信隐私的关键保障技术。

从潘建伟教授首次实现百公里级的自由空间量子隐形传态和纠缠分发，到2016年墨子号量子卫星的成功发射，中国科学家在量子通信领域取得的突破举世瞩目。

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最新成果表明，中国“墨子号”量子卫星在国际上首次实现了千公里级的量子纠缠，标志着量子通信的实用化迈出了决定性的一步。

目前，量子通信正致力于实现基于纠缠的量子密钥分发。量子密钥分发正是利用了量子力学的特性，使通信双方能生成并共享一个随机且安全的密钥，以此来加密和解密信息。

量子密码学的核心正是量子密钥分发，它利用了量子力学的特性来保证通信的安全性。这使得通信双方能够产生并分享一个随机的、安全的密钥，来加密和解密消息。

我们需要特别指出，量子纠缠的产生并不是通过简单的手段能够实现的。事实上，科学家已经发展出多种制备量子纠缠的方法和途径。最常用的是利用激光照射非线性晶体，由此产生纠缠光子对。因此，任何宣称通过简单的手段就能利用量子纠缠原理的产品，几乎可以断定是误导性的。

由于量子叠加的特性，纠缠光子的产生是概率性的。在众多由参量下转换产生的光子对中，只有一对是纠缠的，而且我们无法提前知道哪一对是纠缠光子。我们只能通过能够识别纠缠的探测装置来确认，但一旦确认了纠缠的存在，这种纠缠状态也会因为测量而消失。这正是当前量子通信技术应用的局限之一。

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量子计算机则被广泛认为是第四次工业革命的核心引擎。目前科学界普遍认为，第四次工业革命将在核聚变、量子技术、5G、人工智能、基因工程等领域中孕育而出。

现有的经典计算机发展已遭遇瓶颈，随着晶体管尺寸的缩小，集成的元器件数量增多，产生的热量也随之增加。此外，随着元器件尺寸的降低，电子有可能穿过元器件，发生量子隧道效应，导致经典计算机中的比特开始变得不可靠。

科学家们相信量子计算机能够突破当前困境，因为量子计算机遵循量子力学规律，能进行高速的数学和逻辑运算、存储以及处理量子信息。传统计算机的比特非0即1，而量子计算机中的量子比特可以处于即是0又是1的量子叠加态，这赋予了量子计算机不可思议的超高速计算能力。

例如，传统计算机在执行“如果x=0，则运行A；如果x=1，则运行B”的指令时，只会顺序执行一个逻辑分支，要么是A，要么是B，或者两种情况各运行一次。但在量子计算机中，由于变量X是量子叠加态，既为0也为1，因此它可以同时执行A和B，这便是我们所称的量子比特或量子位，成为量子信息的计量单位。

总而言之，传统计算机使用0和1来进行计算，量子计算机也是如此，但区别在于，量子计算机的0和1可以同时进行运算。在经典系统中，一个比特在同一时刻只能是0或1，而量子比特则可以是0和1的叠加，这就是量子计算机的独特计算特性。

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因此，如果量子比特的数量增加到10个，传统计算机需要进行2^10=1024次计算，而量子计算机仅需一次。再将量子比特数增加到100个、1000个、10000个，乃至更多，差距就会变得极为明显。量子计算机可以在几分钟内完成传统计算机可能需要数万年才能解决的问题。

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目前全球都在积极探索量子计算机，其在未来的核试验模拟、现代武器研发、航天卫星等国防科技领域，以及气象、物理、探测、材料科学和纳米技术、人工智能、深度学习、生物医药、基因工程、金融分析等新兴领域都将发挥重要作用。在未来5G甚至6G时代，它将以共享服务器云计算的形式，发挥其强大的运算速度和大数据处理能力。

然而，我们也应明辨网络上关于“量子肥料”、“量子水”、“量子接骨”、“量子波动速读”等所谓概念，这些都是不实之辞。量子纠缠与量子波动等概念，与人脑的联系尚未明晰。人脑的记忆行为通常与神经网络中的神经元回路有关，属于复杂系统或系统科学研究的范畴，量子力学在此领域尚未发挥作用。

最后，提醒广大家长，教育子女切勿急功近利。在现代社会的压力之下，家长盼子成龙的心情可以理解按天配资平台，但不应操之过急，避免陷入陷阱，对孩子造成不良影响。

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