文章来源：中科院物理所 ，作者Kun
话说“遇事不决量子力学，解释不通平行时空”，
只要世间万物加上“量子”两个字，
嘿嘿嘿，
一切都变得有意思起来了。
今年非常火的量子波动速读，
听说，孩子蒙着眼睛，
依靠量子波动效应，
就能让书本上的知识流进脑海里，
当时看完这个广告，
小编气的差点就把怎么也学不懂的量子化学书丢掉了，
不过的确这个广告也收割了不少家长的智商税，
所以量子是什么东西，
在某宝，输入“量子“两个字之后，
神奇的事情出现了，
量子热能衣？量子保暖？量子养生衣？。。。。。。
小编特意点进去看看介绍，
还被“科普“了一番，
看着这些具有“科技感“的配图，
仿佛万物皆可量子力学，
小编真的就是差点就信了。
万物皆可量子力学，原来真的不是盖的，
所以“量子”是什么，量子力学又是什么？？
量子力学可以说是近代物理最有成就的学科之一了，量子力学创立于20世纪初，如今已经应用在了非常多的领域，我们一旦将对物质的研究尺寸缩小到纳米（10^-9）层面，物质就显现出了量子效应。其中“量子”主要指的是，能量是量子化的，因为在量子力学成立以前，人们对能量的认识是都认为能量分布是连续的，并且服从麦克斯韦——玻尔兹曼分布。
然鹅，19世纪末开尔文男爵提出了物理学界的两大乌云之一，就是当时的理论没有办法解释黑体辐射中的短波长部分，也就是紫外区的部分。所以这个问题也被人们称为“紫外灾难”。紫外灾难的意思就是说，一块烧红的铁块能够释放各个波长的电磁波，电磁波的分布如图，当时的科学家想去解释这个曲线，但是只能在长波长的部分描述大致的规律，在短波长部分的就没有办法解释了。
黑体辐射真实数据曲线与模拟曲线
终于，陷入乌云的物理界，被量子力学之父普朗克从水深火热中带了出来。他提出光的能量是可以分成一份一份最小基本能量元的，而不应该当成连续的来看。这个思路的提出，引导科学家们随后就精确的解释了黑体辐射曲线。
如今量子力学的大厦已经逐渐建立起来了。量子力学中有很多反常识的理论，所以量子力学也因其反常识、难理解的特点，而被别有用心的无良商贩利用成为智商税收割机。“量子”这两个字近年来被滥用也更多是在“保健品”行业，这些“保健品”受众也更多是长辈们。所以，关爱长辈就多给他们讲讲量子力学吧？你也不懂量子力学？
毕竟这是一门反常识的学科，据说谁看到量子理论还没发疯，那他肯定是没有看懂。所以。。。。。。你懂了吧。
不管你懂没懂，来我们正经科普。小编来讲几个反直觉的例子。
我们经常用波函数来描述机械波或者电磁波，而德布罗意提出我们身边的物质都具有波动性，这个猜想在微观层面，也就是电子层面已经得到了验证。对于电子我们用薛定谔方程来描述，这个薛定谔方程的解被称为电子的波函数，它能够描述某一个电子的“一切”信息。这里的“一切”也正是科学家们想要知道的电子的概率分布。
这个解没办法告诉我们什么时候电子会在空间的什么位置出现。也就是说，这个解描述的不是电子的轨迹，但是能够告诉我们，电子在空间某一位置出现的概率。但是这个波函数也不是表示电子在空间中是以波的形式分布的，所以可以像求解机械波中的振幅一样求解出电子的振幅吗，这当然不是。
氢原子波函数和不同轨道电子密度分布
电子的波函数实际上是利用波函数的形式，来描述电子在某一空间的分布规律。求解出在空间X位置，和T时间的波函数值，是复数的形式。这个复数的模的平方，就代表T时刻，在X点找到电子的概率。
所以，世界的微观层面是随机的，这与宏观的质点运动具有确定性是不一致的。而这对于当时还不能接受这个概念的爱因斯坦，这就是为什么爱因斯坦会说出那句经典的话“上帝不掷骰子。”
爱因斯坦
还有一点就是，对于某一个量子体系，可能有多个波函数可以描述，将多个波函数进行线性组合后也依然可以描述这个体系，可以说波函数是“叠加态”的。也就是说，我们没办法确切的知道这个体系究竟是用哪一个波函数来描述。
我们通过一个波函数可以求解，通过另一个波函数也能够求解，这是两个完全不同的解，在我们没有对这个体系观测的时候，可以认为这两个解都是存在，是通过概率联系起来的“叠加态”。然而当我们对这个体系进行观测，那么这个解（态）就确定了，我们可能得到众多态中的一个，我们没办法知道另外的态是什么。这个体系也就丧失了“叠加态”，“坍缩”到了某一个态。
这也是著名的“薛定谔的猫”的论述的来源。
薛定谔的猫
还有一些著名的现象，比如量子隧穿效应。就是说，按道理一个高的能垒对于电子来说就是一堵“墙”，在宏观层面，一个人是不会穿过墙体的，但是在量子层面，这个电子会有一定几率穿过这堵“墙”。
利用电子隧穿原理的扫描隧道显微镜工作过程
在波函数描述多电子体系时，还会出现一个神奇的现象——量子纠缠，也就是说在一个多电子体系中，对一个电子的状态的改变能够牵扯到这个体系其他电子的状态的改变，不管这个两个电子的距离相隔多远。这种性质也就是量子通信的理论基础。
。。。。。。
量子力学看起来是好玩，听起来是神奇，但刚才的这些内容都只是冰山一角，量子的世界还有好多好玩的呢。
如果不知道，那么，你想了解关于量子力学的哪些问题？作为一门颠覆人类思维的科学，谁看到量子理论还没发疯，那他肯定是没有看懂。
