前不久，我國量子計算機“九章”問世,，200秒就能解決過去6億年的計算,，遠超谷歌，成世界第一,，厲害之處是構(gòu)建了76個光量子的“量子糾纏”,。

民間故事里有個“嶗山道士”，他可以穿墻而過,，你以為這是騙術(shù),？量子力學中，“穿墻術(shù)”竟然是真的,，叫“量子隧穿”,。

《復(fù)仇者聯(lián)盟》中，奇異博士“看”到與滅霸決戰(zhàn)的14000605種結(jié)局,，其中,，只有唯一一次勝利的可能。這1400萬種結(jié)局,，相當于穿越到1400萬個“平行宇宙”,。而且，這唯一的勝利,，是英雄們借助蟻人的量子設(shè)備“穿越時空”,，改變過去，扭轉(zhuǎn)戰(zhàn)局,。

左圖：奇異博士,；右圖：復(fù)聯(lián)英雄時空穿梭。

來源：《復(fù)仇者聯(lián)盟》

這些匪夷所思的概念背后,，正是量子力學,。

俗話說，“遇事不決,，量子力學”,，今天，從半導(dǎo)體到核聚變,，從光合作用到DNA修復(fù),，量子力學是當代前沿科技和世界運行的底層邏輯。

連金融巨鱷索羅斯也把自己的家業(yè)叫做“量子基金”,。與此同時,，從“量子波動速讀”到“量子算命”，從“量子推拿”到“量子治痛經(jīng)”,，大量的“量子+”騙局也大行其道,。

量子世界，真的這么神奇嗎,？

是的,，會徹底顛覆你的傳統(tǒng)認知。而且,，很有必要來一場“時空穿梭”,，知曉真量子，鑒別假量子,。

接下來這篇文章是有點燒腦的,，我們不得不進行善意的提醒。

如果不信,，請看量子論創(chuàng)立者——普朗克在研究量子前后的對比照,，把一個活脫脫的美少男變成了凌亂的毀容大叔。

左：研究前的普朗克,，右：研究后的普朗克

時光倒流兩個甲子,，即120年前的1900年。

當時,，世間萬物從銀河系的星空,，到人類腳下的塵埃，都被牛頓的“萬有引力”所馴服,，安安靜靜,、有條不紊地運行著。太陽系海王星的發(fā)現(xiàn),，更加固了牛頓力學的堅不可摧,。人類已經(jīng)自信地認為掌控了力、熱,、光,、電、磁等所有自然的規(guī)律,。

經(jīng)典物理帝國,，進入全盛時代。

1900年4月27日,，倫敦天氣,，乍暖還寒。阿爾伯馬爾街皇家研究所里,，世界最有名的科學家們齊聚一堂,。76歲的學術(shù)泰斗開爾文男爵發(fā)言了：

“世界運行的一切原理都已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)了，物理學盡善盡美,，再也不可能有任何突破性的進展了,！

But,，物理學燦爛無比的天空中還漂浮著兩朵烏云——‘以太問題’和‘黑體輻射’，未能得到解釋,?！?/strong>

氣氛開始凝重起來，接下來如黑云壓城,、城欲摧,。

這時，普朗克登場了,。

且說大學選專業(yè)的時候,，頗有音樂天賦的普朗克，跟導(dǎo)師祖利說：“老師,，我想學物理,。”

老師說：“別,，孩子,，學物理不好找工作啊，它盛宴已過,，沒有空間了,，何必浪費時間在上面呢？”

普朗克說：“我就是感興趣,?！?/strong>

老師搖搖頭：“哎，去吧,，可惜德意志失去了一位優(yōu)秀的音樂家,。”

1900年時,，鉆研“黑體輻射”多年的普朗克已經(jīng)42歲,，過了不惑之年，還沒找到答案,。命運開始對他發(fā)笑,，老師的話一語成讖，普朗克的物理前途似乎真的沒多少空間了,。

一天,，百思不得其解的普朗克，干脆破罐子破摔,，心想“我是否先不考慮背后的物理原理,，而是在數(shù)學上先湊出一個‘黑體輻射’的公式？”

于是,，普朗克三下五除二,，竟然真的蒙出來了,！即著名的黑體方程和神奇的“普朗克常數(shù)（h）”。要說這“普朗克常數(shù)”有多厲害呢,？在整個宇宙數(shù)字中可以排名前3,，另兩個是牛頓的萬有引力常數(shù)G和相對論中的光速c。

普朗克最重要的思想貢獻是指出“能量在發(fā)射和吸收時,，不是連續(xù)的,，而是一份一份的”,。這又有啥了不起的,？你只需知道，該觀念顛覆了伽利略,、牛頓以來,，關(guān)于一切自然現(xiàn)象是連續(xù)不斷的論斷。從此,，不連續(xù),、不確定的世界觀誕生了。而這一份一份的東西,，普朗克稱之為：

量子,。

12月，普朗克發(fā)表他的理論成果,，如同打開潘多拉魔盒,，釋放了“量子”這個沉睡億萬年的幽靈，“量子力學”正式誕生,。開爾文口中的一朵烏云,，就這么引發(fā)了一場極微觀的革命。

但是,，此時的普朗克,，并不能解釋“一份一份的”能量，意味著什么,。

道破天機者,，此時還是個求職無門的小愛同學，5年后,，他左手寫出“光電效應(yīng)”,，解釋了普朗克的困惑，成為量子論的另一開創(chuàng)者,；他右手寫出“狹義相對論”,，趕跑了開爾文的另一朵烏云，掀起了極宏觀的革命,。（參見《牛頓啊,，請原諒我》）

令人意想不到的是,，量子思想是如此之離經(jīng)叛道，普朗克和愛因斯坦,，不久后將變成量子論的堅決反對者,，革命者本人成了反革命者！

更令人意想不到的是,，不認可量子規(guī)律,，將成為愛因斯坦一生最大的“敗局”。

大家應(yīng)該讀過這么一首英國小詩：“一沙一世界，一花一天堂,；雙手握無限,，剎那是永恒?！?/strong>

人們驚嘆此詩的想象力,。

但如果你回到1913年，28歲的丹麥青年玻爾大概率會告訴你：一沙一世界,，這是真的,。

打個不嚴謹?shù)谋确剑绻言舆@枚粒子,，放大10的30次方倍,，就相當于一個銀河系；一個原子,，包含了整個宇宙,，是一個宇宙的“全息胚”。

這一年,，玻爾提出原子構(gòu)造模型,，宣告了量子力學進入“青年時代”，他開創(chuàng)了著名的“哥本哈根學派”,，成為全歐洲的學術(shù)中心,。玻爾憑此成就，成為了量子屆早期“三巨頭”：普朗克,、愛因斯坦,、玻爾。

玻爾模型簡圖,，在教科書和國際機構(gòu)中還廣泛使用,。

接下來，玻爾與愛因斯坦的大論戰(zhàn),，是幾個世紀來科學史上最了不起的論戰(zhàn),。

1927年10月底,，索爾維會議召開。

“索爾維”的名字你可能沒聽過,，但是愛因斯坦,、居里夫人、普朗克,、玻爾,、薛定諤、海森堡這些人你一定聽過,，他們都來了,。下面這張合影，被稱為人類歷史上智商最高的一張合影,，29人中共有17人獲得諾貝爾獎,。

 1927年索爾維會議合影

他們分為三派：

一,，哥本哈根一派,，由玻爾領(lǐng)銜，支持者波恩,、海森堡,、泡利等；

二,，愛因斯坦一派,，支持者有德布羅意、薛定諤等,；

三,，實驗派，暫且略過,。

一群“小將們”就前沿物理問題唇槍舌戰(zhàn),、你來我往幾個回合之后，沒有結(jié)論,，互不買賬,。于是，討論很快指向了幕后的真正大佬,，愛因斯坦和玻爾的對決,。自此往后，這場決斗延續(xù)了近30年,，若干回合,，直至兩人先后去世。

來看其中最重要的三次交鋒,。

“不確定性”是量子世界的本質(zhì),。假設(shè)你站在原子核上，把電子當做月亮,，此時,，你眼中的月亮將同時出現(xiàn)在所有位置，而且,，月亮以各種速度在同時運動,。在微觀世界，“月亮”成了一團云霧,，被稱為“量子疊加態(tài)”,。

所謂疊加態(tài)，就好比你在聽交響樂,，在一組聲波中,，同時聽到幾種不同的樂器聲。

圖：電子疊加,，來源：wikimedia commons

但這種觀念,，是對“確定性”和“因果律”的顛覆，沖擊著愛因斯坦的信條,。

一頭亂發(fā),，掩不住愛因斯坦的自信。現(xiàn)在,，他放大招了,，用最擅長的招數(shù)——“思想實驗”。他用彈簧和遮光板設(shè)計了一個“單縫實驗”,，輕松否定了不確定性原理（證明過程略去）,。

玻爾急忙召集哥本哈根學派的戰(zhàn)友，一起吃飯,，一起琢磨,，準備“三英戰(zhàn)呂布”。突然桌子一拍,，“有了,，愛因斯坦犯了前提錯誤?！?/p>

就是,，你怎么能用宏觀世界中的彈簧，去攻擊微觀量子世界的電子呢,？愛因斯坦混淆了兩個世界不同的運行規(guī)律啊,。

愛因斯坦先輸一回。

愛因斯坦吸取了上次犯低級錯誤的教訓,，重新設(shè)計了一個“光盒實驗”,，論證了同時可以測定光子的速度和質(zhì)量，不確定性還是錯了,。

這一招,，沉穩(wěn)老辣。

在回賓館的路上,，愛因斯坦笑容滿面,，大步流星，而玻爾大驚失色,，亦步亦趨,，勸說道：“你可不能設(shè)計這個實驗啊，否則,，量子力學可就完蛋了,。”（見下圖）

愛因斯坦說,，走著瞧吧,。

玻爾急忙召集本派的隊友，再次一起吃飯,，一起琢磨,。憋了一晚,，大腿一拍,，“有了！你測重需要彈簧伸縮吧,，根據(jù)你的廣義相對論,，彈簧一上一下，意味著高度不確定,，也就是質(zhì)量不確定,，進而時間不確定。不確定性原理,，還是對的,！”

玻爾這招叫做“以彼之道，還施彼身,?！?/p>

愛因斯坦再輸一回。

1935年,，愛因斯坦等人提出了一個“EPR佯謬”說法,。

打個比方，假定愛因斯坦和玻爾兩人形成了“量子糾纏”狀態(tài),，情緒是相反的,，玻爾開心,，愛因斯坦肯定難受；玻爾難受,，愛因斯坦肯定很爽,。但是他們相距千里，一個在美國,，一個在丹麥,，如果你問了其中一人，就能瞬間斷定另一人的心情好壞,，有點像人們常說的“心靈感應(yīng)”,。

愛因斯坦說，“這不可能,，因為違反了我的相對論,，任何物體（信息）都不能超光速，除非世間有‘鬼魅般的超距作用’,?！?/strong>

這次，玻爾大腿拍腫了都招架不住,，唯一能做的就是承認量子世界是一種超越空間的存在,。直到他去世前，還畫著與愛因斯坦的論戰(zhàn)實驗圖,。

愛因斯坦暫且“贏”了,。

因為幾十年后，多國科學家（包括中國）用精巧的實驗,，反復(fù)證明了“鬼魅般的超距作用”的確存在,！真是見鬼了。

隨機性和超距作用,，是量子力學讓人不得不接受的兩個硬事實,。

愛因斯坦有著嚴格的經(jīng)典世界觀，堅持探究世界的本源,，認為“上帝不擲骰子”,；而玻爾反擊，“老愛,，你不要告訴上帝該怎么做,。”后者是一種“不要問我從哪里來”的世界觀,。

如果請尼采來給兩人當裁判,，尼采也會宣布：“上帝死了。”

愛因斯坦,，死不瞑目,！

冥冥之中，宇宙似乎是一個整體,，任何一個行動都會立即影響到其他所有的事物,，背后這個超越時間、空間感知的東西,，叫做：“波函數(shù)”,。

有意思的是，寫出量子運行波函數(shù)的是一位“擼貓”大師,，現(xiàn)在,，科學上最著名的“萌寵”要隆重登場了。

薛定諤是誰,？

這可不是中國人,，跟什么薛之謙、薛兆豐,、薛寶釵都沒關(guān)系,。他是奧地利人，參加過一戰(zhàn),，研究物理,，還開創(chuàng)了現(xiàn)代生物化學。他的感情生活和貓一樣神秘,，沾花惹草,，緋聞不斷。

不可思議的是,，他在1925—1926年的一段長達5個月的婚外情中,，創(chuàng)立了“薛定諤波動方程”。這個方程有多牛呢,？在量子力學中，地位相當于牛頓定律在經(jīng)典力學中的地位,，人稱“情欲的大爆發(fā)”,。

 圖：薛定諤創(chuàng)立波動方程之處——赫維格別墅，來源：《上帝擲骰子嗎,？》

有一天,，薛定諤在家“擼貓”，竟然擼出了科學史中最好玩的思想實驗：

假設(shè)把一只貓和一個量子裝置關(guān)在盒子里,。裝置里有一個放射性原子和一個毒藥瓶,。如果原子衰變，就會把毒藥瓶打破，把貓毒死,；如果它不衰變,，毒藥瓶就不會破，貓就繼續(xù)喵喵叫,。

圖：薛定諤和貓,，來源：《宇宙探索未解之迷》科普片

打開盒子之前，由于原子處于衰變和沒有衰變的疊加態(tài),，貓也處于死貓和活貓的疊加態(tài),。要注意的是，“既死,、又活”只是一種狀態(tài),，不是兩種狀態(tài)。

這怎么可能,？沒錯,，薛定諤也覺得不可能，他原本是用貓來反對前面玻爾一派的,，即把微觀世界的量子效應(yīng)給放大到了宏觀世界,，矛盾自現(xiàn)，因為宏觀中的貓怎么可能“既死,、又活”呢,？

愛因斯坦看到這個實驗后，非常高興,，寫信給薛定諤說：“貓……以最優(yōu)雅的方式駁斥了哥本哈根解釋,。”這一次,，讓玻爾夠扎心的,。

“悲劇”的是，幾十年后的科學實驗證明量子世界中,，像“薛定諤的貓”這樣的東西是存在的,！于是，哥根本哈根學派還是主流,。

愛因斯坦,，又一次“死不瞑目”。

貓到底是死是活呢,？打開盒子“測量”才知道,。當你打開盒子的一剎那，“既死,、又活”的狀態(tài)就消失了,，變成了或者死,、或者活，一切回歸正常,，這個過程叫“波函數(shù)坍縮”,。

這個觀念是不是有點熟？沒錯,，中國先哲王陽明早就說過：“你未看此花時,，此花與汝心同歸于寂。你來看此花時,，則此花顏色一時明白起來”,，看來，我們老王也摸到了量子力學啊,。

如今,，薛定諤的貓在大眾中的人氣一路飆升，成為“萬能挭”,、撩妹“神器”和量子力學代名詞,。它還與芝諾的龜、巴甫洛夫的狗,、莎士比亞的猴,、洛倫茲的蝴蝶、拉普拉斯的獸,、麥克斯韋的妖,，并稱“科學界7大神獸”。

圖：《生活大爆炸》中,，Sheldon講“薛定諤的貓”,，讓Penny發(fā)懵。

現(xiàn)代科學乃至科幻中很多好玩的概念都可以從“薛定諤的貓”出發(fā),。

比如：平行宇宙,。

“平行宇宙”理論解釋：打開盒子的那一剎那，宇宙分裂了,，成了兩個不同的宇宙,。其中一個宇宙中的你，看見了活貓,；另一個宇宙中的另一個你,，好奇害死貓。兩種可能五五開,。無數(shù)個你，活在無數(shù)平行世界里,，經(jīng)歷著不一樣的人生,。

在奇異博士腦中,，也是14000605種平行世界。

圖：平行世界命運簡圖,，來源：Pinterest

不可思議的是,，平行宇宙可不是猜想，它有嚴格的數(shù)學證明來成立,！

再比如：量子計算機

我們知道,，傳統(tǒng)計算機的基礎(chǔ)邏輯是二進制，要么是0,，要么是1,。但是，量子世界里,，把光子做成“薛定諤貓態(tài)”,，轉(zhuǎn)變?yōu)椤凹仁?，又是1”等多種疊加態(tài),，這有什么好處呢,？

舉個例子，現(xiàn)在,，陸遜要破解諸葛臥龍的“八陣圖”,，如果他對“休、生,、傷,、杜、景,、死,、驚、開”八門一個個地試,，要迷住很久才能解出來,。但假如他像孫悟空一樣分身疊加，每一個岔路都派一個分身同時去,，只需要一次,，就能找到出口，臥龍先生根本抵擋不住,。

這叫做量子疊加態(tài)的“并行”計算,，大大提升戰(zhàn)斗效率。所以我國的“九章”能將6億年的計算縮短到200秒,。

量子,，正在重構(gòu)世界運行的底層邏輯。