同样，量子力学不确定性原理揭示了宏观理论在解释微观现象时的局限性。在宏观世界中，我们可以同时确定一个物体的位置和速度，但在微观世界中，这种确定性不再存在。量子力学的这一原理挑战了我们对物理世界的传统认识，它告诉我们，在微观尺度下，粒子的行为与宏观物质截然不同。量子力学不确定性原理一经提出，便引发...
量子计算、量子加密以及与量子有关的各种技术频繁出现在新闻报道中。这些报道几乎无一例外地提到了纠缠，这一量子物理特性使得众多神奇的设备成为可能。纠缠被爱因斯坦冠以“鬼魅般的超距作用”之名，这个术语逐渐家喻户晓。构建量子计算机之外，理解和利用纠缠在其他领域也大有裨益。例如，它可以被用来更精确地探测引力波...
量子隧穿是一种微观现象，是指处于量子态的微观粒子，以不低于零的概率穿过它本应不可能穿过的、远高于其自身的势垒。量子隧穿效应是在量子尺度下所发生的事件，属于量子理论的研究领域。设想一个运动中的粒子遭遇到一个位势垒，试图从位势垒的一边移动到另一边，这可以被类比为一个小圆球试图只通过自由滚动翻过一...
“对量子微观实体来说,从细节上理解这种涌现现象是一项挑战,对于经典的微观实体来说也是如此,不过是在不同方面。”普林斯顿大学的 David Huse 说,“这是统计物理基础领域的一项长期事业,随着实验室研究水平的不断提升,量子微观领域变得非常活跃。” 伦敦大学学院的 Arijeet Pal 认为,这项实验工作是“一项令人印象深刻...
量子纠缠是指处于量子态的几个粒子，由于它们所拥有的特性已综合成为整体性质，无法单独描述其独立的性质，只能进行整体系统概括，这种现象被称为量子纠缠。就这一概念，我们从乌合之众的社会现象中就可以“同理可证”般的得到理解，同时，我们甚至还可以引申出：“对量子纠缠进行整体系统概括所得到的结论，与组成其单独...
纠缠就像是粒子之间一种“量子纠正”。在新闻报道中，量子计算机、量子通讯和与量子相关的技术不断涌现。纠缠，这一量子物理学的基本特性，是这些先进技术得以实现的关键。爱因斯坦曾将纠缠称作“鬼魅似的远距作用”，这个术语也因此变得家喻户晓。除了构建量子计算机，探索和利用纠缠的其他方式也极有价值。例如，它能够...
其中，Δx表示微观粒子位置的不确定性，Δp表示动量也就是速度的不确定性。这个公式告诉我们，这两种不确定性的乘积永远不小于一个常数，即普朗克常数的一半。如果一个微观粒子的速度或位置能够被完全确定，也就是说，不确定性为零，那么这个公式就不再成立。因此，不确定性原理实际上是量子力学的一个基本法则，它...
量子力学中一个令人惊叹的概念是“量子叠加态”。传统观点认为，一个物体在任何时刻只能处于一种确定的状态。然而，量子力学告诉我们，微观粒子可以同时存在于多种状态中。这就好比一个硬币在空中旋转时，同时呈现出正反两面的状态。这个现象最著名的实验演示就是“薛定谔的猫”。假设有一只猫被放在一个装有放射性原子...
微观粒子的自旋只能用量子力学去解释。量子力学认为，自旋与质量、电量一样，是基本粒子的内禀属性。自旋的运算规则类似于经典力学的角动量，也能产生一个磁场，但本质上与经典力学中的自转是不同的。自旋并不是指粒子自身在“旋转”（Rotating），而是粒子与生俱来的一种“内禀角动量”（Intrinsic Angular Momentum）...
不确定性决定了，微观粒子不用同时拥有确定的速度和位置，并不是量子力学不允许，只是人们发现了量子世界的这个规律罢了。我们并不能改变这个世界的任何规律，只能不断发现大自然规律，然后加以利用。那么，为什么说微观粒子不能同时拥有确定的速度和位置呢？简单来说，就是因为微观粒子的不确定性原理，微观粒子的速度和...