如果同學們經常上網的話，一定聽說過這句網路流行語

——“遇事不決，量子力學！”。

同學們有沒有想過量子力學究竟是什麼？量子力學跟我們的生活到底有什麼關係？

我們先來看兩個有趣的遊戲。

拿一個白色的大氣球和一個黑色的小氣球，把黑氣球套在白氣球裡面一起吹大，然後把它們紮好固定在桌面上。拿一個鐳射槍，用它發出鐳射來打這兩個氣球。可以看到，裡面的黑氣球會爆掉，而外面的白氣球卻完好無損。

拿一塊木板，在木板上鑿兩條平行的縫，把木板拿進一個封閉的小房間，在桌面上固定好。關掉房間裡的燈，開啟手電筒，讓它發出的光對準木板上的兩條縫，就可以在木板後面的牆壁上看到很多明暗相間的條紋。

這兩個遊戲是不是很神奇？為什麼會產生這兩種現象呢？這就要從量子力學的角度來解釋啦。今天我們就揭開量子力學的神秘面紗。

我們生活在宏觀世界裡，宏觀世界裡的物質都是肉眼可見的，但是如果我們想象一下：把宏觀世界裡的一塊大石頭敲碎，變成無數個小石頭，把這些小石頭再一直敲下去，直到出現一個最小的石頭，這個石頭無論再怎麼敲也不會變小，這就進入了微觀世界，這個最小的石頭就是微觀世界裡的一顆原子。量子力學就是描述微觀物質的一種物理學理論，它與

相對論

一起被認為是現代物理學的兩大基本支柱。

我們今天就簡單談一下量子力學裡的一個詭異現象

——態疊加原理與坍縮。

我們都是唯物論者，從小接受的教育都是唯物主義教育，我們在一個特定的時間會處於一個確定的狀態。比如，你的媽媽出去辦事，讓你在家寫作業。媽媽走後，你要麼在家寫作業，要麼沒有在家寫作業，你肯定處於這兩種狀態之中的一個。

量子力學就不一樣了，量子力學思想會認為你既在家寫作業又沒在家寫作業。如果媽媽想知道你到底在幹嘛，她就會對你實施觀察的動作，給你打個電話或者乾脆回家看看。一旦媽媽對你實施觀察的舉動，你的存在狀態就坍縮了，你就從原來的既在家寫作業又沒有在家寫作業的疊加狀態，一下子變成在家寫作業或者沒有在家寫作業的唯一狀態了。

我們剛才瞭解到，被敲擊成最小的那個石頭是微觀世界裡的一顆原子。原子由原子核和核外電子組成。電子平時就處於疊加的狀態，也就是一個電子既在

A

點又在

B

點，但是當我們對它進行觀察時，它就真的只在

A

點或者真的只在

B

點了。

在量子力學裡有一個有關貓生死疊加的著名實驗

——薛定諤的貓。

奧地利

著名

物理學家

薛定諤

，在

1935

年突發奇想，他設想把自己養的一隻寵物貓放在一個小的密閉容器裡，容器裡有少量的放射性物質和一個裝有毒氣的玻璃瓶，如果放射性物質發生衰變，會觸發裝置打碎裝有毒氣的玻璃瓶，貓吸入毒氣就會死掉。由於放射性物質處於衰變和不衰變的疊加狀態，

貓就理應處於死貓和活貓的疊加狀態。

但是

不可能存在既死又活的貓，必須在開啟容器後才

能

知道結果

。

開啟容器就意味著觀察，觀察會讓疊加態隨機

坍縮為單一狀態。

我們剛開始引入量子力學時，講了兩個有趣的遊戲，第二個遊戲其實就是著名的雙縫干涉實驗，它也和我們今天講的態疊加與坍縮有關。隨著時間的推移，人們在雙縫干涉實驗的基礎之上又做了單個粒子的雙縫干涉實驗。最後驚奇的發現，單個粒子在不被觀測時，竟然可以同時經過兩條狹縫，一旦對它進行觀測，單個粒子會選擇其中的一條狹縫透過。也就是說，單個粒子在沒有被觀測時，它是處於疊加的狀態，人類的觀察使粒子脫離疊加狀態。

同學們，你們現在明白態疊加原理與坍縮了吧？這只是量子力學眾多神奇現象中的一個。量子力學不光有我們感興趣的實驗，還可以應用於我們的日常生活中，給我們的生活提供了極大的便利。比如我們女孩子喜歡的鐳射脫毛、我們教室裡用的

LED

燈管、我們做實驗用的電子顯微鏡、醫院裡面核磁共振的醫學影象顯示裝置等都關鍵地依靠了量子力學的原理和效應。

如果你對量子力學感興趣或是想利用量子力學造福人類，那就從現在開始，開啟量子力學的探究之旅吧。