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量子力学这个概念近些年渐渐走进普通人的身边了，所以很多人都开始想了解一下这个量子力学到底讲的是什么，这个东西说起来真的很诡异，不像相对论那么容易理解，量子力学非常颠覆非常的反常识，所以这就让人理解起来很困难，这个不仅仅是普通人理解起来很困难，连物理学家们研究起量子力学来也是一路跌跌撞撞，我作为一个学渣死磕了很多科普书，听了一些教授的课程，总算对量子力学有了些基本的认识。

我们普通人上学的时候都学过牛顿力学还有爱因斯坦的相对论，量子力学这个词不是物理学专业的应该是很陌生的，而事实上这个量子力学可不是近十几年才出现的新兴科学，量子力学的起源其实是可以追溯到100年前。

开尔文男爵所说的物理学大厦真的建好了么？

1900年的元旦热力学之父开尔文男爵威廉·汤姆森在演讲中慷慨激昂的说了这么一句话“物理学的大厦已经基本建立，未来的物理学家只需要做些修修补补的工作就行了”是的，早在100年前人类最聪明的大脑们就已经傲慢的以为物理学的大厦已经基本建成，整个经典物理学的体系自牛顿伽利略那个时代起一代代传承下来，到了19世纪末20世纪初的时候物理学家们已经几乎可以解释世间万物了，当时的著名物理学家欧内斯特·卢瑟福曾经说过这样一句话，这个世界上的科学只有两类，一类是物理学一类是集邮，这就是当时的物理学家们的傲慢与优越感，在他们看来物理学是一个有极其系统的理论基础的成熟的科学，其它的所有科学都没有系统的基础理论，都停留在搜集样本整理数据的像集邮一样的原始研究阶段。

小修小补一：相对论

那么开尔文男爵威廉·汤姆森所提到的需要小修小补的东西具体指什么？实际上就是两件事情，一个是光速为何在任何方向都是不变的，这个当时科学家们已经注意到了这一点，但是大家都觉得这个是个小问题，随着未来测量精度的不断提高早晚会把这个小问题完美解决的，但是我们都知道没过几年一个叫阿尔伯特·爱因斯坦的年轻犹太人恰恰是对这个小问题的研究几乎颠覆了经典物理学。

小修小补二：黑体辐射

另一个需要小修小补的问题就是黑体辐射，而对这个小问题的研究就揭开了量子力学的神秘面纱，当时的物理学界谁也没有想到恰恰就是这两个需要小修小补的谁也没有在意的小问题居然就在不远的未来颠覆了整栋物理学大厦，而这个黑体辐射其实也不神秘，黑体指的就是类似太阳或者是烧红的铁块儿之类的这种不反射光线自己可以发光的物体，黑体发出的光就是由于它的热量导致的，这个热量也就是热辐射，而黑体辐射说的就是这么东西。

那么这个黑体辐射到底是哪里出现问题了，就是当物理学家们通过实验把黑体辐射不同温度下放射出的不同频率的光谱的数据都整理出来之后，发现理论计算的结果和实际实验结果永远无法匹配，无论做多少实验无论尝试多少种理论推算都无法使理论和实验结果完美符合，而且不是差的一星半点而是天上地下，这就给物理学家们搞得很难受，物理学是那么完美，就这个和光有关系的两件事情搞得大家都很不爽。

普朗克倒推粒子性

普朗克的出现，揭开了量子力学时代的序幕，就在一个夜黑风高的夜晚他突发奇想，我能不能先不管这个物理推导和实验结果不统一的事，我先从实验结果反推，先推出一个公式来再说结果，这一晚上普朗克就如有神助真的就搞出了这么个反推出来的公式，从这个结果中他就发现这个黑体辐射的光谱只要满足一个条件就可以让实验结果和理论吻合，那就是辐射释放的能量不能是连续的波而是一份一份的。

在此之前物理学界都认为能量也好光也好肯定都是一种波是连续的，因为早在1803年的时候有个叫托马斯·杨的英国医生就做过一个非常著名的双缝实验，他弄了一块挡板开了两条缝然后在挡板后面用烛光作为光源通过两条缝打在前面的幕布上，因为光是通过两条缝隙到达幕布的，这时候幕布上打出的光就像两股水波纹相交时候产生的水波纹一样，出现了非常规则的干涉条纹，这就证明了光就像水波一样是波，光如果只是粒子的话两股光之间怎么会像水波一样产生干涉，应该是各自产生两束光才对，所以当时才没有人想到把波分成一小份儿一小份儿地去计算，那么这一份是多大？其实就是6.626X10^-34焦耳·秒，这个数就是普朗克常数，普朗克也因为解决了黑体辐射问题而获得了1918年的诺贝尔物理学奖。

爱因斯坦提出光电效应

到此普朗克以及整个物理学界还不知道这个一份一份的能量意味着什么，紧接着接过接力棒的就是大家都很熟悉的爱因斯坦了，普朗克起初只是认为这一份一份的就只是黑体辐射的能量，而爱因斯坦则提出这一份一份的能量跟它从哪来的没关系，只要是光他就是一份一份的能量，每一份其实就是一个光子，一个光子携带的能量就是光的频率乘以普朗克常数，爱因斯坦沿着普朗克的发现继续向前走提出了光是粒子，而且通过E=hf这个公式完美地解释了光电效应，这个E就是能量h就是普朗克常数f则是光的频率，而所谓的光电效应就是指当光照射到金属表面后会产生电流，这个也是今天太阳能电池的原理。

那么还有一个问题，如果光是波的话，那么只要光的频率不够高，那么无论照射金属板多长时间都不应该产生电流，然而事实却并非如此，但是如果用爱因斯坦的理论把光看成是粒子，那么这个光电效应就解释得通了，为什么很简单，如果是波的话这个波从发射时候起频率是多少就是多少不会改变，而且随着时间和距离的拉长波只会越来越弱，实际操作的结果显然不是如此，但是如果光是粒子的话那就截然不同了，如果是一堆粒子被发射到金属板上的话粒子当中肯定是有的粒子速度快频率高有的速度慢频率低一些，那么速度快频率高的粒子打在金属板上就会产生电子，那么高频率的光子是怎么产生的？其实就是在光子之间发生碰撞，数量众多的光子之中肯定有人被撞了很多下有人就没有被撞，而那个连续被撞了很多下的人就会产生更高的频率，当它打在金属板上的时候就会产生更多的能量，也就产生了电流。

爱因斯坦唯一的诺贝尔奖

用粒子代替波之后就解释了光电效应，而且经过计算实验结果和理论完美符合结果，爱因斯坦也因此获得了一生中唯一的诺贝尔物理学奖，是的你没听错光电效应是爱因斯坦获得的唯一的诺贝尔奖，这个诺奖委员会很保守就是感觉相对论一直难以用实验验证，虽然后来相对论的正确性已经在学界成为共识了，而且爱因斯坦的地位也已经很高了，但是诺奖委员会就是不肯给爱因斯坦和他的相对论颁这个奖，最后还是感觉实在是对不住没办法，这么个泰山北斗级的人物居然就没有个诺贝尔奖，后来连诺奖委员会自己都不好意思，就找找把爱因斯坦早在1905年就发表的《关于光的产生和转变的一个启发性观点》的这个论文翻出来，其实就是有关光电效应的论文，象征性的给爱因斯坦颁了个奖，然而当时这都已经是1922年。

德布罗意与波粒二象性的提出

普朗克和爱因斯坦把能量以及光分成一份一份的这种解题思路实际上就是量子化，而这个时候问题就出现了托马斯·杨，早在100年前就用实验证实了光是波，而普朗克和爱因斯坦却在100年后证明了光是粒子，这个就很尴尬了，当时的科学界就都炸锅了，各路神仙就都跑过来做各种研究，试图搞清楚这个现象，这其中也包括普朗克和爱因斯坦他们自己。

正在大家都在纠结这个光子到底是波还是粒子的时候，1924年的法国一个叫路易·德布罗意的法国贵族青年发表了一篇博士毕业论文，论文中以非常严谨的逻辑分析出了电子也好质子也好所有的基本粒子都具备波动性都是波，而物质的波长都等于普朗克常数除以动量，他结合了当时的所有最新理论，包括光电效应理论以及狭义相对论，而根据他的推导结合到普朗克和爱因斯坦的黑体辐射和光电效应当中去的话，就会发现所有物质都符合这个公式，那就反过来说德布罗意的这个论文用坚实的逻辑推导出了世间的所有物质包括构成我们的质子电子都是波，而同时它们又都是粒子。

但是因为这个只是个博士论文，之所以受到重视其实是因为爱因斯坦看到了这篇论文，并且评价说德布罗意似乎掀开了大幕的一角，于是物理学界哗然不久后实验证实干涉现象不仅光子存在电子也确实存在干涉，这个时候大家终于发现原来所有物质真的同时具备波的性质又具备粒子的性质，这就是著名的被称为波粒二象性的现象，而这个德布罗意就很潇洒就凭借自己的博士论文就斩获了1929年的诺贝尔物理学奖名留青史，就连做实验验证德布罗意理论的实验物理学家乔治·汤姆森也获得了1937年的诺贝尔物理学奖。

量子力学的诞生

从经典物理学中留下的两朵小小的乌云最终导致了整栋大厦的崩塌，别说普通人，就是物理学家们也很难想象，一个物质怎么可能既是波的同时又是粒子？这就好像说一滴水它既是一滴水同时又是一片汪洋；一个人他既是一个士兵的同时他自己还是一支军队；说一块石头既是一块石头同时还是一座山峰；一个微观物质具备了两种在逻辑上不该同时成立的两种特性，量子力学上的一系列发现并没有说清楚它为什么如此诡异，而是越来越多的发现使得它变得越发的诡异，这不仅是爱因斯坦终其一生也没能解答的问题，也是人类至今依然无法说清楚的神秘领域。

对量子产品的看法

看到这里，你应该知道量子力学是解决微观世界的物理问题，宏观中并不适用，但并不是说宏观世界的产品都是坑，至少量子计算这个事情是真的，因为它的底层计算逻辑是采用的量子理论而不是经典理论，但尽管两年前量子计算实现了某个问题的量子霸权，但距离它的成熟和商用还有太远的路要走。

所以在这里我大胆的做一个不算严谨的推断——我认为宏观的世界目前还没有可商用的量子基础的产品。