科學如此美妙，我想讓你知道。歡迎點進老胡說科學，本篇文章和大家分享量子物理的一些基本常識。
量子物理學通常從一開始就令人生畏。這有點奇怪，甚至對那些每天都在研究它的物理學家來說，這似乎是違反直覺的。但這並不是不可理解的。如果你正在閱讀一些關於量子物理學的東西，關於它有六個關鍵的概念你應該記住。這樣做，你會發現量子物理更容易理解。
1、物質具有波粒二象性
有很多地方開始這種討論，宇宙中的一切都同時具有粒子和波的性質。「一切都是波，沒有波動，沒有距離。」內心深處，我一直很喜歡把它作為對量子物理學的詩意描述，宇宙中的一切都有波動的性質。當然，宇宙中的一切都有粒子性質。這看起來完全是瘋狂的，但這是一個實驗性的事實，是通過一個令人驚訝的熟悉的過程得出的。
當然，把真實的物體描述成粒子和波是有些不精確的。準確地說，量子物理學描述的對象既不是粒子也不是波，而是第三類，它們具有一些波的特性和一些粒子的特性。關於在物理導論課程中討論光作為粒子是否合適在物理教育界引起了一些激烈的爭論，不是因為光是否具有粒子性質存在任何爭議，而是因為把光子稱為「粒子」可能會導致一些學生的誤解。我不同意這一點，因為許多把電子稱為「粒子」的問題可能會引起同樣的擔憂。
量子物體的「第三門」性質反映在物理學家用來談論量子現象的有時令人困惑的語言中。希格斯玻色子是在大型強子對撞機上以粒子的形式被發現的，但你也會聽到物理學家們把「希格斯場」說成是一種充滿了所有空間的非本地化物質。這是因為在某些情況下更方便討論希格斯場的作用,而在其他情況下強調了粒子特性,它只是描述同一個數學對象的不同語言。
2、量子物理是離散的
量子模型總是包含一些以離散數量出現的東西。量子場中包含的能量是一些基本能量的整數倍。對於光來說，這與光的頻率和波長有關——高頻、短波長的光具有較大的特徵能量，而低頻、長波長的光具有較小的特徵能量。超精密光譜學還可以用來尋找暗物質等物質，這也是低能量基礎物理研究所的動機之一。這並不總是顯而易見的——甚至一些本質上是量子的東西，比如黑體輻射，似乎也涉及到連續分布。但如果你深入研究數學，你就會發現，現實的本質總是有一種粒度，這是導致理論怪異的很大一部分原因。
3、量子物理學是概率的
量子物理學最令人驚訝也是最具爭議的方面之一是，我們不可能確切地預測一個量子系統上的單個實驗的結果。當物理學家預測某些實驗的結果時，預測總是以特定可能結果的概率的形式出現，理論和實驗之間的比較總是涉及概率分布。一個量子系統的數學描述通常的形式「波函數。關於這個波函數到底代表了什麼，有很多爭論，主要分為兩個陣營:一部分人認為波函數作為一個真實的物理事物，另一部分人則認為波函數只是一個表達式。
在這兩類基本模型中，發現結果的概率不是由波函數直接給出的，而是由波函數的平方給出的，得到概率的運算稍微複雜一些，但「波函數的平方」就足以得到基本思想。這就是眾所周知的「天生規則」。
粒子同時處於多種狀態的理論方面，我們所能預測的只是概率，在決定一個特定結果的測量之前，被測量的系統處於一種不確定的狀態。不管你認為這是一個系統同時處於所有狀態，還是僅僅處於一個未知狀態，這在很大程度上取決於你對認知模型的感覺。
4、量子物理是非局部性的
愛因斯坦對物理學的最後一個偉大貢獻並沒有得到廣泛的認可，主要是因為他錯了。1935年，愛因斯坦和他的年輕同事鮑裡斯·波多爾斯基以及內森·羅森在一篇論文中用清晰的數學表述了困擾他一段時間的東西，我們現在稱之為「糾纏」。
量子物理學允許存在這樣的系統，兩個「量子」分別在兩個相隔甚遠的地點進行的測量，其中一個的結果是由另一個決定的。這意味著測量結果必須提前確定，因為這需要比光速還快的速度將測量結果傳送到另一位置。因此,量子力學必須是不完整的,只有一些更深層次的近似理論。因為似乎沒有辦法測試它，你可以找到量子力學預測遠距離測量之間相關性的情況，而這種相關性非常大，並且這些糾纏系統不可能被任何局部隱藏變量理論解釋。
理解這個結果的最常見的方法是說量子力學是非局域的：在特定位置進行測量的結果可以依賴於遙遠物體的性質，而這種性質是無法用以光速運動的信號來解釋的。然而，這並不允許以超過光速的速度發送信息，儘管已經有許多人試圖找到一種利用量子非局域性的方法來做到這一點。量子非局部性也是信息蒸發黑洞的核心問題。
5、量子物理學(大部分)非常小
量子物理學以怪異著稱，因為它的預測與我們的日常經驗大相逕庭。這是因為隨著物體變大，所涉及的效應會變小——如果你想清楚地看到量子行為，你基本上想看到粒子像波一樣運動，波長會隨著動量的增加而減小。這意味著，在很大程度上，量子現象局限於原子和基本粒子的尺度，在這個尺度上，質量和速度小到足以讓波長大到足以直接觀測。不過，在許多領域都在積極努力，將顯示量子效應的系統放大到更大的尺寸。
6、量子物理不是魔法
前一點很自然地引出了這一點，儘管看起來很奇怪，但量子物理學明顯不是魔法。它所預言的事情以日常物理學的標準來看是奇怪的，但它們受到了人們熟知的數學規則和原理的嚴格約束。所以，如果有人向你提出一個「量子」的想法，這個想法看起來好得令人難以置信——自由的能量，神秘的治療能力，不可能的太空驅動器——它幾乎肯定是真的。這並不意味著我們不能用量子物理學來做一些令人驚奇的事情，你可以在世俗科技中找到一些很酷的物理，但是這些東西都在熱力學定律的範圍之內，只是基本的常識。
這就是量子物理的核心要素。我可能遺漏了一些東西，或者發表了一些不夠精確的聲明來取悅所有人，但這至少應該作為進一步討論的有用起點。
小夥伴們，你們對量子物理是不是有了更深的認識呢？歡迎留言討論你們的學習心得！