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赠书 | 犹豫不决，量子力学

北京科技出版社杭州图书馆 2021-04-14

看完科幻大片，想直抒胸臆却一时语塞？想侃侃而谈却哑口无言？

看了一堆量子物理书，却还是似懂非懂？不问好像懂了，一问却又一头雾水？不是因为量子物理太难，而是因为你没有找到一本真正好懂的量子物理科普书。

如果你还在犹豫要不要进入这个世纪难题之前，我们可以先来想一个简单一点的问题：

物理学家们到底是爱猫还是爱狗？

著名物理学家薛定谔带着他的“猫”出圈了，很多人一听一定会以为，他肯定很爱猫。然而事实并非如此，因为他其实并没有养猫，猫在这个实验中也没有发挥任何作用，你可以把它想成兔子或是企鹅或是其它一切。但具体了解一下实验内容的人都知道，薛定谔连实验都想猫被毒死，应该不是个爱猫之人。

埃尔温·薛定谔，1887-1961

不过，现实生活中确实还有很多物理学家是养狗的。而狗与量子世界之间也确实存在着一种不同寻常的联系。

耶鲁大学博士后，美国纽约联合大学天文物理学教授查德·奥泽尔（Chad Orzel）就是一名资深狗奴，每天准点遛狗打卡，在朋友圈上分享他和狗的亲密照片，还不定期地码字记录他的爱狗与量子物理发生的奇妙化学反应。他的《如何跟你的狗聊量子物理》一书更是掀起了一股量子热浪，这本书也被翻译成了数十种语言，在欧美深受读者欢迎。

如何从一只狗的日常看见微观尺度下的量子世界，他提供了一种可能。

例如，什么是波粒二象性呢？

就好比狗粮，狗粮放在碗里是一颗一颗的，你可以观察到这时的狗粮就呈现出了“粒子态”，而如果你将一包狗粮倒进碗里，狗粮则像瀑布一样连贯地往下落，这时狗粮呈现的就是“波”的状态。重点是你观测到的狗粮是什么状态，即你的观察方式。

电子也是这样，它既有粒子的状态，也有波的状态，观测的方式决定了电子的状态，它要么是个粒子，要么是波，这就是波粒二象性。

再例如，什么是不确定性原理？

我们知道，不确定性原理量子力学领域中最广为人知的核心理论之一，同时它也是支配着宇宙万物的规则。

狗去追兔子，兔子在奔跑的时候只有速度，没有固定的位置；反之，兔子停下来的时候，能测量到兔子的位置，却无法观测兔子速度。

这样一来，事情就变得简单了：动量与位置永远有一个是不确定的，想测量位置，就无法知道动量；像测量动量，就无法知道位置。

又例如，什么是量子纠缠？

现在有两只狗，一只叫小黑，一只叫小白，它们都有两种状态：醒着或睡着了。如果把它们放在两个房间，那么两只狗会呈现四种状态：都醒着，都睡着了，小黑醒着小白睡着了或小白醒着小黑睡着了。

但如果，你把两只狗放在一个屋子里（最好不要轻易尝试），那么四种状态会立马变成两种：都醒着或都睡着了。如果一只狗醒着，它是绝对不会让另一只狗睡觉的，所以要么都在睡，要么都醒着。这时，你测量一只狗的状态，就可以知道另外一只狗的状态。这就是量子纠缠。

量子纠缠本质上就是两个对象的状态之间的关联。因此大家也用量（xiang）子（ai）纠（xiang）缠（sha）来形容情侣或是夫妻之间的状态。