4个量子物理学的错误概念，被终结

Erwin Schrödinger可能永远不会预测到他的思想实验，薛定谔的猫，会达到网络模因地位在21世纪。

这表明，一只不幸的猫被困在一个由随机量子事件(例如放射性衰变)触发的死亡开关的盒子里，只要我们不打开盒子检查，它就可能同时活着和死亡。

我们早就知道量子粒子可以同时处于两种状态——例如在两个位置。我们称之为叠加。

科学家们已经能够在著名的双缝实验中证明这一点，在这个实验中，18新利最新登入单个量子粒子，如光子或电子，可以同时穿过墙上的两条不同的缝。18新利最新登入我们怎么知道的?

在量子物理学中，每个粒子的状态也是一种波。但当我们一个接一个地发送一束光子，穿过这些缝隙时，就会在缝隙后面的屏幕上产生两波相互干扰的图案。由于每个光子在穿过狭缝时没有任何其他光子可以干扰，这意味着它必须同时穿过两条狭缝——干扰自己(如下图)。

然而，要做到这一点，通过两个狭缝的粒18新利最新登入子叠加态(波)需要是“连贯的-彼此之间有明确的关系。

这些叠加实验可以用越来越大、越来越复杂的物体来完成。一个著名的实验Anton Zeilinger在1999年演示了大分子的量子叠加碳60被称为“巴克球”。

那么这对我们可怜的猫意味着什么呢?只要我们不打开盒子它就真的既是活的又是死的吗?显然，一只猫不像受控实验室环境中的单个光子，它要大得多，也复杂得多。组成猫的数万亿原子之间可能存在的任何一致性都是极其短暂的。

这并不意味着量子相干性在生物系统中是不可能的，只是它通常不适用于像猫或人类这样的大型生物。

纠缠是一种量子特性，它将两个不同的粒子联系在一起，因此如果你测量一个粒子，你就会自动并立即知道另一个粒子的状态——无论它们相距多远。18新利最新登入

常见的解释通常包括日常用品来自我们经典的宏观世界，比如骰子、卡片甚至是一双颜色奇怪的袜子。例如，想象你告诉你的朋友你在一个信封里放了一张蓝色卡片，在另一个信封里放了一张橙色卡片。如果你的朋友拿走并打开其中一个信封，发现了蓝色卡片，他们就会知道你有橙色卡片。

但为了理解量子力学，你必须想象信封里的两张卡片处于联合叠加状态，这意味着它们同时是橙色和蓝色(特别是橙色/蓝色和蓝色/橙色)。打开一个信封，你会随机看到一种颜色。但打开第二张卡片仍然总是显示相反的颜色，因为它与第一张卡片“诡异地”相连。

人们可以强迫卡片以一组不同的颜色出现，类似于做另一种类型的测量。我们可以打开一个信封，问这样一个问题:“你是绿卡还是红卡?”答案还是随机的:绿色还是红色。但至关重要的是，如果这两张牌纠缠在一起，当被问到同样的问题时，另一张牌仍然会产生相反的结果。

阿尔伯特·爱因斯坦试图用经典的直觉来解释这一点，认为这些卡片可以被提供一个隐藏的内部指令集它告诉他们在给定的问题中应该用什么颜色出现。他还拒绝了卡片之间明显的“幽灵般的”行动，这种行动似乎可以让卡片立即相互影响，这意味着通信速度超过光速，这是爱因斯坦理论所禁止的。

18新利最新登入然而，爱因斯坦的解释随后被排除了贝尔定理(由物理学家约翰·斯图尔特·贝尔创建的理论测试)和2022年诺贝尔奖得主的实验。测量一个纠缠卡会改变另一个纠缠卡的状态的想法是不正确的。量子粒子神秘地相互关联，我们无法用日常的逻辑或语言来描述——正如爱因斯坦所认为的那样，它们既不交流，又包含隐藏的代码。所以当你想到纠缠的时候，忘记日常用品吧。

贝尔定理经常被认为是为了证明自然不是“局部的”，即一个物体不仅仅直接受到其周围环境的影响。另一种常见的解释是，它意味着量子物体的属性不是“真实的”，它们在测量之前不存在。

但是贝尔定理只允许我们说量子物理学意味着，如果我们同时假设一些其他的东西，自然就不是真实的和局部的。这些假设包括这样一种观点:测量结果只有一个(而不是多个，也许在平行世界中)，因果关系在时间中向前流动，我们并不是生活在一个“发条宇宙”中，在这个宇宙中，一切都是自时间之初就被预定好的。

尽管有贝尔定理，但自然很可能是真实的、局部的，如果你考虑到其他东西的损坏我们考虑常识，比如时间向前移动。进一步的研究有望缩小量子力学的大量潜在解释。18新利最新登入然而，摆在桌面上的大多数选择——例如，时间倒流，或自由意志的缺失——至少和放弃局部现实的概念一样荒谬。

一个经典的引用(源自物理学家)理查德·费曼，但在这种形式也意译尼尔斯·玻尔)猜测道:“如果你认为你理解了量子力学，那么你根本就没有理解它。”

这一观点在公众中被广泛接受。量子物理学被认为是不可能理解的，包括物理学家。但从21世纪的角度来看，量子物理在数学上和概念上对科学家来说都不是特别困难。我们非常了解它，我们可以高精度地预测量子现象，模拟高度复杂的量子系统，甚至开始构建量子计算机．

用量子信息的语言来解释叠加和纠缠，只需要高中数学就可以了。18luck手机登录贝尔定理完全不需要量子物理。它可以用概率论和线性代数在几行中推导出来。

真正的困难可能在于如何调和量子物理与我们直观的现实。18新利最新登入没有所有的答案不会阻止我们在量子技术上取得进一步的进展。我们只需要闭嘴，算算．

对人类来说幸运的是，诺贝尔奖得主Aspect、cluser和Zeilinger拒绝闭嘴，一直在问为什么。其他类似的实验也许有一天能帮助我们将量子的怪异与我们对现实的体验协调起来。

亚历山德罗Fedrizzi是赫瑞瓦特大学的物理学教授。他获得了英国工程和物理科学研究委员会(EPSRC)的资助。

Mehul马利克是赫瑞瓦特大学的物理学教授。他获得了英国工程和物理科学研究委员会(EPSRC)和欧洲研究委员会(ERC)启动基金PIQUaNT的资助。

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