量子力学真的科学吗？量子力学科学吗？

你应该听过这样的话，量子力学。这句话的意思是，当你遇到无法解释的事情时，你可以谈论量子力学。似乎量子力学不像人们口中的科学，而是形而上学。那么这是对的吗？

事实上，我们的世界分为宏观和微观两个领域。我们非常熟悉宏观领域。因为我们一直生活在宏观领域，我们会建立一些被认为是绝对正确的直觉。例如，一个物体只能在同一时刻处于固定位置，而不能同时处于多个位置。

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宏观世界
另一个例子是，我们认为我们可以同时测量任何物体的位置和速度。如果我们不能测量，我们将归因于测量技术不够先进，而不是世界不确定。这些结论是我们长期生活在宏观世界中的直觉和经验，所以我们相信刚才的结论 。如果有人怀疑刚才的结论，我们的第一反应是这个人一定有头脑问题。
然而，微观世界与宏观世界大不相同。我们在宏观世界研究的许多物理规律，如牛顿力学，根本不能在微观世界中使用。发生了什么事？接下来，让我们揭示微观世界的魔力。首先，让我们研究一个电子运动状态。在我们的印象中，电子似乎是一个非常小的球体。此外，它应该与宏观球没有太大区别 。你也应该听说电子和光子等微粒不仅是一个粒子，而且是一个波，所以微粒有波粒二象性的概念。

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电子的运动
当许多人听说电子也是一种波时，他们脑海中的第一反应是电子运动轨迹，就像我们通常看到的波一样，是通过蜿蜒崎岖的曲线轨迹移动的。事实上，这是对电子运动状态的极大误解，我们之所以说电子也是一种波，不是说电子的运动轨迹像波，而是说电子的位置是一个空间范围，电子在这个范围内任何位置的概率值都会形成波。所以电子也是一种波，实际上是指概率波。

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电子的概率波
也许你不能理解电子的概率波。让我举一个简单的例子。假设此时我们有一个宏观物体的小球，我们还有一个仪器来检测小球是否存在。该仪器可以在一定范围内快速检测小球是否此范围内， 如果检测到球，仪器将显示Yes ，如果没有检测到，仪器将显示NO 。假如我让小球从X=0开始，每秒以1米的速度开始运动，然后把仪器放进去X=4仪器设置定时器，规定仪器4秒后正式开始检测。

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小球运动状态
我们可以从理论推理中得出结论，因为球的速度是每秒1米，所以4秒后，球必须在X=4在这个位置，仪器恰好放在这里，检测功能定期4秒后启动。因此，即使我们还没有做这个实验，我们也可以提前知道答案，即仪器肯定会显示：YES 。这就是宏观世界的确定性。我们可以根据事物的初始状态和物理规律来预测未来没有发生的事情，有时这种预测非常准确 。
但是，如果用微观世界的电子代替刚才宏观世界的小球，你可以预测仪器在4秒后显示的是什么YES还是NO吗？也许你会认为，如果电子的初始位置与刚才的宏观球完全相同，仪器肯定会在4秒后显示YES才对 。但如果你实际上做这个实验，你会发现电子不会先诚实地呆在那里X=0位置，但随机出现在这个位置周围的一个范围内，换句话说，电子不是在一个固定的位置。

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电子移动
因此，我们可以根据所有可能存在的电子位置计算概率值，从而形成概率波函数。通过观察，我们可以看到波函数越接近中间范围，波函数就越胖，这意味着电子出现在中间的概率就越大。波函数越靠近两侧，波函数就越薄，这意味着电子出现在两侧的概率很小。
在了解了这些知识后，我们仍然让电子开始向右移动，我们可以让电子的范围以每秒1米的速度前进，然后在4秒后，仪器正式开始检测。这时，你会发现仪器能否检测到电子，完全是随机事件 。我们甚至可以计算出仪器在4秒后检测到电子的概率，实际上是仪器的检测范围，占整个波函数宽度的比例。换句话说，仪器检测不到电子的概率为65% 。

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发现电子的概率
现在我们应该明白为什么微观世界中有很多事情，我们不能给出一个积极的结论，但必须用概率来解释。由于微观世界中的物体一直处于不确定状态，我们无法获得完整的微粒初始信息，自然也无法对其未来做出确定性的预测。
而且，微观世界的奇怪之处远不止这些。如果仪器刚才显示这个电子仪器YES ，这意味着电子必须在仪器检测的范围内，这意味着电子在此范围外的概率将立即变为0 。这也意味着你的测量行为改变了波函数的形状，原来的波函数相对较宽，现在立即变窄，这意味着人类的观察行为实际上改变了电子运动的状态，这是非常令人难以置信的。

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观察
也许你会有问题。刚才分析的过程都是仪器显示YES如果仪器显示过程NO会发生什么？其实很简单，如果仪器显示。NO ，这意味着仪器检测范围内没有电子，因此电子只能出现在波函数的两侧。此时，波函数将立即成为两部分，这也改变了波函数。换句话说，无论你是否观察到电子，只要你观察，电子的波函数就会立即改变，这就是所谓的波函数坍缩 。

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波函数坍缩
在宏观世界中，我观察一个小球不会影响小球的状态。但在微观世界中，你的观测行为和粒子的状态会形成强烈的因果关系。换句话说，在微观世界中，观测似乎直接影响到微观世界的过程，所以人们的意识可能会直接影响到微观世界的进化过程。在这里，我们暂时不讨论人类意识是否会影响客观世界，但可以肯定的是，微观世界所遵循的物理规律与宏观世界非常不同。
此外，微观的不确定性不仅反映在空间位置上，而且反映在速度上，即任何微粒目前的速度也处于不确定值。换句话说，微粒的速度实际上是一个范围内的随机值。我们可以在这个速度范围内计算每个速度对应的概率值，从而形成另一个波函数 。此时，我们有两个波函数。第一个波函数用于描述微粒位置的概率值，第二个波函数用于描述微粒速度的概率值。

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两个波函数
这两个波函数越窄，相应的物理测量就越准确。例如，对于位置波函数，如果越窄，微粒只能出现在这个极小的范围内，那么微粒的位置就越确定 。但当你测量微粒的速度波函数和位置波函数时，你会发现一个令人惊讶的事实，当你使位置波函数非常窄时，速度波函数会变宽。当你使速度波函数非常窄时，位置波函数将非常宽。
也许这种表达非常抽象，例如，假设你有一个容器，里面有一个电子，当你的容器远远大于电子，电子空间范围很广，电子可能出现在容器的任何位置，所以电子位置波函数会很宽，位置非常不确定，但此时你发现电子速度似乎确定，你可以测量电子速度信息，这意味着速度波函数非常窄。

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波函数变化
但如果你的容器慢慢变小，变小到正好容纳电子， 此时，由于电子无法穿透容器跑到外面，电子只能存在于固定位置。此时，电子位置的波函数非常窄 ，但当你再次测量电子速度时，你会发现电子速度变得非常不确定，这意味着电子速度波函数变宽了。

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瓶子里的电子
因此，通过分析，你会发现你永远无法同时准确测量电子位置和速度。当你的位置准确时，速度不准确。当你的速度准确时，位置不准确，这就是著名的海森堡不确定性原理。这种微粒的不确定性不是由于我们的测量仪器不够先进，而是由于微世界的不确定性。
但我们好奇的是，宏观世界为什么确定？事实上，海森堡的不确定性原理，更准确的是，你永远不能同时测量微粒的位置和动量，但因为动量等于质量乘以速度，每个物体的质量是固定的，所以你直接说位置和速度不能同时测量，没有错。但海森堡不确定性原理的公式是：位置不确定性乘以动量不确定性，必须大于或等于普朗克常数除以4π 。这可以解释为什么宏观世界非常确定。

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海森堡
我们暂时将公式中的动量转换为速度乘以质量，然后将不确定性公式转换为：位置不确定性、速度不确定性乘以质量，必须大于或等于普朗克常数除以4π 。由于宏观物体的质量很大，速度不确定性和位置不确定性可以很小，也可以满足这个公式，相当于满足这个公式，宏观物体的质量帮助很大 。
然而，微观对象是完全不同的。由于微观对象的质量很小，为了满足这个公式、位置不确定性和速度不确定性，必须有一个很大的。如果两者都很小，则不能满足这个公式。所以速度和位置必须非常不确定。
lass="aligncenter"> 【量子力学真的科学吗？量子力学科学吗？】量子力学
在这里，我们终于明白了为什么我们的微观世界总是处于不确定状态， 因为它们的质量太小，迫使它们使其中一个位置和速度不确定 。如果你理解以上理论，就掌握了量子力学的核心。不知道网友怎么想。请在评论区留言。

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