量子世界之所以奇異都是因為一種性質

當量子理論呈現在公眾面前時，它通常是作為一種奇異的事情——粒子可表現得像波以及波可表現得像粒子。最常被舉例子的當屬雙縫實驗——光子或電子等「知道」實驗如何進行並相應地改變其行為。這是相當悲哀，因為儘管量子理論可以看起來很奇怪，但它並不神秘。這基本上可以歸結為一種概念，它被稱為二象性。

為了解二象性，我們來想像一本書，在它的封面上釘了一枚圖釘。這樣，這枚圖釘的指向總是從書的封面朝向外。如果你拿起書，仍是這樣。因此，如果知道圖釘的指向，也就知道了這本書的朝向。同樣，如果知道這本書的朝向，那麼也就知道了圖釘的朝向。

然後，假設有人問你圖釘的方向是否決定了這本書的朝向、或這本書的朝向是否決定了圖釘的指向。你可以解釋說，這並不是一個決定另一個。書和圖釘總以同樣的方式關聯，所以知道一個也就知道了另一個。換言之，這枚圖釘和這本書之間有一種二象性。

光的雙縫實驗

在量子理論中，粒子和波之間也有著相類似的二象性。這意味著並不是粒子表現得像波或波表現得像粒子，而是量子對象在粒子和波之間有一種連通性。這帶來的一種結果是，量子對象既不是傳統意義上的粒子也不是傳統意義上的波，它們是擁有波性質的粒子與擁有粒子性質的波。這意味著光波可以被描述為光子的集合，也可以是擁有波長的粒子狀電子。

在量子場論的數學形式體系中不需要區分粒子和波。通常非局部現象被描述為波，而局部現象則為粒子，但你也可以只是堅持數學形式體系。如果是量子場的對象就可以這樣處理。

但考慮到波和粒子比量子場更容易形象化，我們把對象視作粒子或波是根據我們所關注的方面。當在公眾層面來描述這些東西時尤其如此。這就是為什麼我們在談到太陽核心中的質子碰撞和融合時，把它們視為粒子；同時在談論超新星發出的光時，把它視為電磁波。在現實中，兩者都是量子場。

量子理論可能會有點奇怪，但並沒有什麼魔法和神秘。量子對象並不會根據我們的觀測選擇變成粒子或波。我們的測量僅僅影響到量子對象，而我們的測量類型決定了我們可以觀察到的量子對象的性質。這一事實也不會阻止我們在大多數時候把對象視作粒子或波，只是這樣做更容易解釋。

但在簡單的粒子/波看事物的更深層次是二象性是自然的一個基本面。

歡迎關注怪羅微信公眾號：guailuo123

TAG:怪羅科普 |

※如果每一種量子態代表一個「世界」，為什麼我們感覺不到別的「世界」呢？
※連因果關係都能顛覆，量子物理的奇異性超出想像
※量子世界觀和佛教世界觀是否相似？量子力學是否支持人類靈魂的存在？
※如何將一個量子系統的升溫作為對物質的奇異狀態的普遍探測
※有趣的量子世界
※什麼是暗物質、暗能量與量子糾纏，三項科學成果攪亂了的世界
※在觀察量子世界之前，一切都是不存在的
※違反物理現象的懸浮液滴，跟奇怪的量子粒子非常相似
※量子力學顛覆你的世界觀：其實世界是虛假的，你根本就不存在
※這個世界真的不存在嗎？量子力學：世界真的因觀測而存在？
※量子物理學不是魔術，但熱力學似乎是這樣的
※沒有時間的世界將是什麼樣的世界？看量子糾纏和量子疊加如何揭開神話故事的面紗？
※一個常在量子世界被違反的不等式
※如果量子力學理論是對的，是否意味著人生真的是毫無意義？
※生物體內的怪異量子力學：被人類忽視的微觀世界
※難倒牛頓仍懸而未決，這就是量子世界的「三體問題」
※愛因斯坦的引力理論這種核心思想也是適用於量子世界
※人腦產生意識，可能是因為量子糾纏
※研究揭示了一個奇怪的力，影響了量子世界