从“测不准原理”到“量子纠缠”。爱因斯坦与玻尔的伟大论战
1， 我们的“常识”在生活中，我们处理问题，通常是用“常识”来作为判断“依据”。
在生活中这没什么不好，因为以前累计的经验，能帮助我们从容的预估事物将来的发展过程~
但是由于我们生活的地方只占宇宙的很小很小的一部分，小到根本可以忽略不计！而我们能感受到的现象也只是宇宙所有现象中很小很小的一部分
所以我们在这种情况下所建立的“常识”在其他地方，在其他尺度下，并不一定适用
1， 物理学VS常识（量子理论VS经典物理）
1894年一位物理学家曾这样说过：“绝大多数重要的基本原理已经牢固地确立起来了，未来的物理学真理将不得小在小数点后第六位去寻找”。”
正当人们以为人类已经完全掌握的宇宙的真理的时候，物理学的天空突然飘来了2朵“乌云”
一朵是MM实验（迈克逊-莫雷实验），他后来催生了伟大的“狭义相对论”这贴不讲这个，所以不展开了
另一朵就是黑体辐射，他引发了“量子理论”
经典物理（或者常识）认为物质与能量都是连续的，是可以无限可分的，比如中国古代就有“一尺之绳，日取其半，永世不竭”的观点
所以运用经典物理的公式与观念来对黑体光谱进行计算的时候总是无法得到与实验结果相符的数据
这个问题始终困扰着当时的物理学家们，直到普朗克发现，如果能量不是连续的，而是以“量份”的形式传播的话，那么黑体辐射问题就能很容易的解释了~~
最后普朗克不但找到了普朗克常数h，还在对黑体公式的研究中发现了玻尔兹曼常数k
3， 被作者省略的历史
由于篇幅的问题，我将省略一些对于量子理论的发展，同样起到非常重要作用的事件，省略他们仅仅是因为篇幅的问题，绝不是因为他们不重要
如果吧友们对这部分历史也很感兴趣的话，那么以后有时间我也会把这部分历史补上~~
(1) 爱因斯坦的光量子。这不需要我多解释了吧，之后引出了波粒二象性呗~~
(2) 玻尔的原子模型。以前人们以为电子围绕原子核的运行方式，类似于行星围绕恒星转。但是在建立原子模型的时候却碰到了难题，因为如果以这种方式运行就意味着电子将不断的向外发散能量，那么结果将是，要么电子坠入原子核，要么就是逃离原子核。无法得到一个稳定的解！
直到玻尔发现电子的轨道并非任意的，应该同样是量子的概念，最后用这一概念建立的原子模型得到了实验的验证
(3) 泡利发现了粒子的“自旋”。自旋只是粒子的一个“自由度”初学者千万别把自旋当成自转哈~~
(4) 薛定谔方程与海森堡矩阵。一个是描述的是波，一个是描述的是粒子，居然能等价~~哈哈
4， 测量行为是一种互动
在之前，不论你是学物理的，还是学语文的，教书的，还是种地的，看到“测量”“观测”“观察”一类的词时，第一观念就是（或者常识性的认为）：
“观察者与被观察者是互相独立的，观察者的观察不会对被观察者造成影响”
这也是当时物理界的共识，与基本观念
但这个常识，在微观尺度却不适用
玻尔等量子学家发现，测量行为其实是一种互动，我们无法做到对一个微观粒子进行测量时而不对它造成任何影响！
原因很简单，比如桌子上有个杯子，常识告诉我们，我看他一眼不会影响杯子任何东西，其实现实并非如此
我之所以能看到桌子上的杯子，就是因为有光照在杯子上，然后反射到我的眼睛，才会被我看见，如果没光呢？那么我就看不见杯子！即使像蝙蝠那样用声波来探知世界的方式，也是必须有声波打到了物体上，反射回来被蝙蝠的耳朵接受，才能完成探测！
也就是说，你想要进行“测量”“观测”等等的行为，就必须有东西打到被观测的物体上！
我们找不到任何不需要接触就能进行测量或探测的方法与方式！
对于宏观物体来讲，这种观测行为带来的影响是很小的，比如光照在杯子上，这种影响是可以忽略不计的，这种影响小到以至于我们之前完全没有意识到他的存在！
而随着物理学的发展，随着我们对于宇宙万物研究的深入，我们的研究对象已经从宏观尺度来到了微观尺度！
对于微观尺度的粒子来讲，这种测量的影响就是致命的了，是不能再忽略不计的了！
5， 海森堡发现了测不准原理
基于之前的第4点“测量行为是一种互动”。海森堡发现在对电子进行测量时：
由于电子的波长很短，比可见光短很多，所以如果我们要知道电子的位置，那么我们就必须用波长更短的伽马射线轰击电子！
但伽马射线所携带的能量是很大的，所以如果用伽马射线轰击电子，那么对电子的动量的影响就将是很大的！
而如果要知道电子的动量，那么我们就必须用能量很小的可见光波段的光子轰击电子，但是由于可见光的波长比电子长很多，那么我们就无法知道电子的准确位置
所以根据以上2点，如果我们要对电子的位置测量得越准确，那么我们对电子的动量就会越不准！
同样的，如果我们对电子的动量测得越准确，那么我们就会对电子的位置测得越不准
从而海森堡发现了最著名的测不准原理与不确定关系式
6， 巨人间的分歧，哥本哈根解释
以玻尔为首哥本哈根派认为，这一测不准原理是自然界固有的不确定性导致的！
他们认为选择那种实验是非常关键的，你选择以确定电子位置的实验本身，就导致了你无法对电子的动量进行精密的测量！
玻尔认为不确定性，就是大自然对做出这个选择索要的代价！是客观规律本身！
而爱因斯坦却不同意他的观点，认为量子理论是不完整的！
他还提出了“现实性”的观点
他认为量子理论仅仅是统计学的意义，并非完整的描述客观世界的“现实性”
他认为在测量之前，电子的位置与动量是存在的，只是我们现有的技术与理论的局限性导致的测不准原理！
认为测不准原来并非客观规律本身导致的！
他还举了个例子
比如我去图书馆找书，在书架上找到一本书，然后到柜台借，然后管理员告诉你，这本书不在他们的目录上....我们的目录上只记载了这本书存在的概率
这本书代表客观世界的“现实性”
目录代表量子理论
而玻尔认为在测量之前电子的动量与位置是不存在的！波函数已经描述客观世界的现实性的！
是测量行为导致了波函数的坍缩
而爱因斯坦与薛定谔等人认为，波函数仅仅具有统计意义！并非客观世界的现实性 7， 干涉项，生与死的叠加，网友对薛猫的误区
如果物理界会举办奥运会，那么我想吉祥物一定是那只半死不活的猫~
物理史上没有哪个生物会被网友这样广泛的传唱……但是遗憾的是，许多介绍薛定谔的猫的文章很少有抓住要领的，许多都纠结于不确定性，认为不确定导致了这只猫的生死叠加
其实并非如此，事实是干涉项的诞生！
一般来说，如果两件事互斥，那么其中一件发生的概率是两件事各自概率的和；如果并非互斥，那么还要减去两事件同时发生的概率。
但在量子力学中，奇异的地方并不是我们不知道系统量子态是什么，而是当我们写出系统处于一个量子态的概率时，我们发现不同量子态的概率不是直接相加的，还会多出所谓干涉项。
这个干涉项使得我们必须认为，系统可以同时处于两个量子态上。薛猫实验把这一效应放大了，这也就是问题的奇异之处：猫处于死或活的概率，不等于猫处于“死”的概率加上猫处于“活”的概率。而要另外加上一项干涉项也就是“死与活”所叠加的概率！
PS：补充一点，薛定谔提出这个思想实验的本意，是为了吐槽哥本哈根解释的！
8， EPR量子纠缠
在哥本哈根解释提出之后，爱因斯坦不断的提出各种思想实验，对量子理论进行质疑，这些思想实验我就不展开了（如果吧友有兴趣的话，我会在以后有时间的时候补充进来）
但其中有一个思想实验却引出了最著名的“量子纠缠”
1935年，爱因斯坦，波多尔斯基和罗森，联合发表了一篇《爱因斯坦-波多尔斯基-罗森论文》这也就是众所周知的EPR论文
其中提出的哲学思考我就不展开了，光谈思想实验部分：
A和B两个粒子在瞬间接触后，沿相反方向离去。虽然测不准原理不允许同时得知每个粒子的位置与动量，但他允许同时精确的测量A和B两个粒子的总动量和他们的相对距离
这样一来，如果我们只测量A的动量，再根据动量守恒定律，就可以在B不受干扰和影响的情况下，精确的得知B的动量。
这样就能证明B粒子的位置与动量的现实性在对B测量之前是存在的，并不是像哥本哈根那样所认为的在测量之前不存在位置与动量，动量与位置仅仅是以概率云的形式存在！
PS：后来戴维·玻姆把这实验简化为测量粒子自旋的实验
其实EPR中还包含着一个重要假设：“定域性假设”，即如果测量时两个系统不再相互作用，那么对第一个系统所做的无论什么事，都不会使第二个系统发生任何变化。 9 ，幽灵般的纠缠
玻尔虽然最后承认了爱因斯坦提出的“现实性”和“A,B之间不存在“力学”的影响”的观点，但却指出EPR实验中测量A粒子的行为是问题的关键
EPR中认为A,B两个粒子分开后是2个独立的系统，对任意一个粒子的测量，是不会影响另一个的（这也是第8点中，定域性假设）
但玻尔认为：A和B在分开之前曾互相作用，它们将永远作为一个系统的一部分纠缠在一起，不能视作2个独立的系统，因此测量A的动量实际上等效于对B进行了直接的同样的测量，这才使得B立即有了完全明确的动量
但这就引出了如果粒子B的位置和动量的“现实性”可以由对粒子A进行的测量所确定的话，那么似乎就存在某种远距离的瞬间“影响”
虽然这种影响是“非力学”的，同时玻尔也没有解释这种神秘的“影响”的性质
10， 至今未解的量子恶魔
普朗克，爱因斯坦，玻尔等伟大的先驱们，为我们打开了一扇微观世界的大门，我们仅仅对着门里的惊鸿一瞥，就能令我们如此震惊。前面还有什么等待着我们…..
爱因斯坦与玻尔究竟谁对谁错？
上帝究竟掷不掷筛子？
前面还有多少个未解之谜？
我们还有多少个“常识”等待纠正？
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