60分鐘讀懂量子力學（簡體書）

第一章 掀起量子的“蓋頭”來

1. 起源：“黑體”就是光吃不長肉的人 / 003

2. 普朗克時間：你微微一笑其實笑了24 次 / 009

3. 知人知面不知心，海森堡也是這麼想的 / 016

4. 雙縫幹涉實驗：真的有上帝存在？ / 021

5. 愛是一道光？愛是波函數 / 027

6. 曼哈頓計劃：量子是魔鬼還是天使 / 032

7. 穿越回去買彩票，你可能大禍臨頭 / 036

第二章 量子和宇宙不得不說的事

1. 掉進黑洞怎麼破？用量子糾纏救人 / 043

2. 不必自卑，你就是宇宙的中心 / 047

3. 空間從來不是“空”的 / 052

4. 揭秘：恒星是這樣死的 / 056

5. 平行宇宙中的另一個“你” / 060

6.1905 年，宇宙被一個瘋子“爆料”了 / 066

第三章 誰的人生不“量子”

1. 臭脾氣改不了？因為構成你的物質太穩定 / 073

2. 別再爭一見鐘情和日久生情了，其實都是量子糾纏 / 077

3.“人生無常”是因為量子的不確定性 / 082

4. 你以為你選對了，其實是你被替換了 / 086

5. 相由心生，你想看什麼就能看到什麼 / 090

6. 你以為好像來過，其實你真的來過 / 094

7. 假如時間可以扭轉，會發生什麼 / 098

第四章 量子改變現代生活

如果你的狗走丟了，如何最快找到它 / 105

為什麼你的燭光表白失敗了？因為你沒用量子點 / 109

驚奇隊長燒開水的秘密 / 113

如果華佗會用量子力開顱 / 117

小人國真的存在 / 121

重返18 歲——量子克隆技術 / 126

第五章 小說、電影中的隱藏BOSS：量子

1. 交換身體：《你的名字》中的量子場 / 133

2. 你知道《彗星來的那一夜》原名叫《相幹性》嗎 / 138

3.《蟻人》：如果你是蟻人，你會經歷什麼 / 144

4. 最“毀三觀”的電影：顛倒因果的《蝴蝶效應》 / 148

5. 量子人你怕不怕？讓人“細思恐極”的《球狀閃電》 / 153

第六章 盤點神話中的量子

1.人參果可能是量子產品 / 161

2. 孫悟空的專業是統計學 / 166

3. 縮地法，用量子解釋很簡單 / 170

4. 千裡傳音：最早的量子通信 / 174

第七章 盤點量子的經典實驗

1.“薛定諤的貓”：敢虐貓，是因為有另一只貓 / 181

2. 隧道效應：泰坦尼克號的船長不死之謎 / 186

3. 貝爾不等式：超人的存在合情合理 / 190

4. 芝諾效應：偷窺美女會讓美女更美麗 / 194

5. 延遲實驗：如果你的孩子能讓你消失 / 199

6. 量子自殺實驗：“復活甲”讓你隨便用！ / 204

7. 幽靈成像：我的眼裡只有你 / 209

5.愛是一道光？愛是波函數

有不少人喜歡看有關戰爭的歷史故事或者影視作品，因為裡面有壯觀震撼的戰斗場面，也有可歌可泣的英雄事跡。其實，在量子科學的世界裡也常年充滿“戰爭”，而且還是精彩紛呈的連續劇，一打就長達幾百年，其中最著名的就是“波粒戰爭”。

好了，別翻字典了。世界上目前還沒有叫作“波”和“粒”的國家，它們其實指的是，光是粒子還是波這個問題。有人可能會覺得很滑稽，光不就是波嗎？這只是大眾認識的角度，其實科學界關於這個問題爭論了300年的時間，也成為量子力學的發展線索之一。

導致歷史上第一次“波粒戰爭”爆發的導火索是波義耳，他提出：顏色不是物體本身的屬性，而是光照後的效果。這一論調雖然並沒有關係到微粒和波動，但卻引起了對顏色屬性的激烈爭辯。1672年，年僅29歲的牛頓講述了著名的三棱鏡分光實驗：怎樣將一束太陽光折射成一道彩虹。估計在一些女孩子眼裡，這個實驗很有羅曼蒂克的味道，不過在牛頓眼裡這可是一個大發現，他認為光是一種微粒，白色的陽光是由多種彩色的光的微粒組成的。

牛頓提出的理論惹惱了英國皇家科學會的老派學者，他們認為光明明是波動的，怎麼可能是微粒呢？這一次爭論持續了長達30年的時間，直到1704年，牛頓出版了《光學》，他從波動說中汲取養分，把波動說中的“震動”“周期”等理論引入粒子論，對粒子學說進行了補充。牛頓用微粒學說解釋了很多光學現象，他告訴反對派一個無可辯駁的事實：如果光是波的話，那麼它應該像聲波一樣在遇到障礙物的時候不會產生影子，然而事實上光是可以被幹涉出影子的。

直到量子學科建立和發展以後，相信大家都能理解了，光是一種粒子，同時也具有波的屬性，這是由“波粒二象性”決定的。

所謂“波粒二象性”，指的是所有的粒子或量子不但能夠部分地以粒子的術語來描述，同樣也能用波的術語來描述，這是在量子科學建立以後對經典物理學的重大顛覆。那麼，既然光可以看成是粒子，這些粒子平時都是如何進行“自由活動”的呢？

量子理論有一個出發點，那就是波函數，它描述了粒子的所有可能狀態。打個比方，你現在來到一片空曠的草原上，天空中突然飄過來一片巨大的雷雨云，雲彩越黑代表著水蒸氣和灰塵的濃度越大，暴風雨的概率就越高，而波函數就相當於這片雷雨云的顏色深淺程度。

波函數表達的是微觀世界粒子的狀態。如果在某個點上的波函數忽然增大，那就意味著這個地方的粒子越活躍，你就越容易找到它，就像在捉迷藏的時候，忍不住發笑的小朋友最容易被找到一樣。

為什麼要叫作“波函數”呢？因為首先和波動有關。

波動是一種常見的物理現象，我們拿起一顆石子扔進池塘裡會泛出水波，我們大喊一聲會產生聲波，這種現象很常見。在了解了量子的基本概念之後，我們也知道波動雖然是整體式的運動，但在微觀世界裡仍然是呈點狀分布的，可如果單獨研究一個點的質量、速度等因素，我們根本無法認清波動的過程，所以才需要總結出一個關於波的公式，那就是波函數。

相信有的人能理解“波”的概念，畢竟它可以讓我們產生形象的理解，可是對“函數”兩個字卻比較敏感，認為這是一個抽象的數學概念，跟我們的生活貌似也沒什麼關係啊？其實還是有關係的，當我們躺在床上的時候，我們就具有了波函數，說到這裡你肯定上下打量著自己，琢磨著這波函數到底是什麼樣子。打個比方，如果我們是一部手機，那麼波函數就是從我們身上發出的信號，它代表著我們這顆“粒子”呈現出的狀態，可以是運動的，也可以是靜止的。在地球上能搜索到你的“信號”，在宇宙其他地方也能，只不過存在著強弱之差而已。

當然，你的身上發出的波函數，如果要比較濃度的話，肯定距離你越近的地方分布越多，而飄向宇宙的肯定十分稀少。好了，現在換一個角度，有個暗戀你很久的人滿宇宙尋找你的身影，忽然他在土星附近發現了你發出的波函數信號，接著又在月球附近發現了你發出的波函數信號，一對比濃度就知道：月球附近的氣息更為濃烈，接著他順著這股為之迷戀的味道來到了地球，找到了你。我們把這個過程簡化一下就能得出結論：你在床上的可能性無窮大，在宇宙其他地方的可能性無窮小。

那麼問題來了，我們生活的宇宙大部分物質都是由粒子構成的，那麼我們是不是可以把整個宇宙都看成是一個超級大的粒子呢？當然可以。那麼宇宙也就有了自己的波函數，它也會散布出來，甚至散布到我們目前還沒有發現以及完全無法理解的空間裡。

當然，關於宇宙波函數目前還是處於假想狀態，我們只需要知道，我們理解的這個宇宙中的波函數是無窮大的，而未知的領域是無窮小的，反過來看，除了我們認識的這個宇宙以外，也可能存在著平行宇宙，只是概率小了很多。

既然波函數是一個概念，那麼它代表的是什麼呢？速度還是能量？準確地說，波函數具有“空間—動量”和“時間—能量”的對偶分布，簡單說就是符合海森堡的不確定性原理。打個比方，我們把波函數看成是一個暴力分子，他因為你搶了他的珍珠奶茶打算揍你，那麼有兩種情況：第一，這個家伙積攢一個力量值準備揍你，但是揍哪裡都無所謂，那麼你身上的任何部分都可能被打，這就產生了“非定域的全空間分布”；第二，這個家伙只準備揍你身上的某個固定位置，比如肚子，但是力量無所謂，或者讓你後退半步或者只是拍拍你的肚皮，這就產生了“動量的無限分布”。

現在來看看，那些相愛的人為什麼總是要死要活的呢？因為他們天天打電話，一天恨不得24個小時都在一起，心裡惦記著對方，就連說夢話也可能喊著對方的名字……讓我們用剛才的思維重新梳理一下：如膠似漆的兩個人，是不是可以像宇宙那樣看成一個被整合的粒子呢？那麼，這對情侶身上也會表現出波函數。

接下來的狀況就更有意思了。既然波函數符合海森堡的不確定性，我們就可以把這對情侶的愛恨糾葛看成是“空間—動量”和“時間—能量”兩個部分：當男人想要好好愛另一個人的時候，他不在意愛的方法只在意愛的力量，結果愛的只是這個女人的容貌卻不看重人家的內涵，這就產生了“非定域的全空間分布”，你說這個女人會覺得男人是真愛自己嗎？當女人只想著愛男人那顆充滿童趣的心時，卻沒有掌握好力度變成了超級偉大的母愛，這就變成了“動量的無限分布”，這個男人還能接受得了嗎？

所以，人類的愛情故事經常陷入糾結，就是因為波函數的不確定性，瞄準了方向卻失去了力道，掌控了力道卻打偏了。而且尷尬的是，方向和力量往往只能占一個，這就導致想要分手的時候忍不住琢磨“其實他對我也挺好的，就是方法不對”或者是“她這麼對我我很開心，可我不知道她愛得到底有多深”，最後就是分也分不了，愛又愛得有瑕疵。

那麼，有人會問，既然有波函數發生作用，相愛的人怎麼最後還是分手了呢？

我們知道，“空間—動量”和“時間—能量”是不確定的，說不準會產生什麼結果。打個比方，當男人想要好好愛另一個人的時候，他不在意愛的方法只在意愛的力量，結果愛得太大勁了變成了愛屋及烏，愛上了女人的閨密，造成了一種最糟糕的“非定域的全空間分布”，你說女人能原諒他嗎？十有八九會分手。就算脾氣好能容忍，可男人為了好好表現，又繼續示愛，結果送了一份讓女人特別討厭的禮物，於是兩人就徹底分手了，這就是一連串的負面不確定性造成的結果。那麼，男女分手之後，他們很難再看成是一個整體了，於是就從一個波函數變成了兩個波函數。這樣一來，他們原本共享的數值就被打亂重新分配，想要破鏡重圓的概率就大大降低了。

在了解了波函數之後，希望我們都能在狂熱地愛上一個人以後，還保持著應有的理性，否則愛很可能會像一道光那樣，雖然發射出耀眼的光芒，卻在不經意間溜走了。