那些年被量子力學收的智商稅，都是沒文化的腦子進的水

繼納米、石墨烯之後，量子成為某些商家賺錢牟利的法寶。

還記得「量子波動速讀」嗎？

相關培訓機構宣稱，基於「量子糾纏」，孩子學會「量子波動速讀」後，就可以5分鐘讀完10萬字的書、閉著眼也能感知書裡的內容，讀完可以完整複述內容。

真能如此，豈非人人翻翻書就能吊打讀了一輩子書的唐宋八大家了？

然而就是這樣一個很容易駁倒的謊言，千千萬萬個望子成龍的家長們卻帶著他們的孩子深陷其中，心甘情願地被培訓機構收割不菲的智商稅。

還好，教育部及時叫停，避免了更多家長上當受騙，而此鬧劇也算告一段落。

或許有人會想這樣的騙局頂多騙騙家長，我怎麼可能上當呢？

真的是這樣嗎？

在「量子」這一概念橫行於世的時候，大概很少有人能夠倖免於難。畢竟，從日常生活中常見的眼鏡、手機貼膜、襪子到專業性比較強的各類儀器，量子正在被不少生意人用來包裝自己的產品，當成招攬生意的旗號。

隨便打開一個購物網站，輸入「量子」二字，與此關聯的產品即有上百種：量子水、量子內褲、量子眼鏡、量子反輻射貼膜、量子隱身衣、集量子和石墨烯技術為一體的襪子，還有各種神乎其神的量子療法、量子保健品......

量子手機膜，功能可齊全了，有量子修復層能夠修復劃痕，有量子防爆層可以慢回彈防爆，還有量子疏油層、感應層.....總之，擁有了它似乎就再也不怕手機屏碎掉了呢~

量子假睫毛，聲稱擁有量磁科技，有著普通假睫毛五倍的吸附力，能夠半年不掉......

量子老花鏡，不僅有抗藍光功能，還能釋放「負氧離子」......

量子內褲，據說有量子晶片，可以利用量子能量波的功效調節人體問題，還能快速瘦下來......

......

林林總總這麼多產品，你能保證從來沒有中過招嗎？

而這些騙局的背後，其實都是所謂的商家利用大眾的信息、知識盲區對缺乏了解之人進行的一場降維打擊而已。

普通民眾和量子力學，中間隔著無數個科研門檻，他們就像是牽牛織女星一般分隔兩端，而「商家」就充當了他們之間的聯絡人。

這些「商家」利用量子力學甚少人知、更少人懂的特點，隨便打著他們也不懂的「量子」旗號，就收割著普通民眾一波又一波智商稅。

要想識破這些騙局，我們就要懂得最基礎的相關知識。量子力學雖然是前沿科學，但基礎性概念努努力我們還是可以的！

所以，接下來，我們一起來重新認識一下量子力學吧~

從微觀世界說起

相對論與量子力學被認為是現代物理學的兩大基本支柱。相對論是描述研究宏觀世界的基礎理論，而量子力學則是描寫微觀世界的基礎學科，許多物理學理論和科學，如原子物理學、固體物理學、核物理學和粒子物理學以及其它相關的學科，都是以量子力學為基礎的。

我們知道，所有物質都是由分子和原子組成的，分子是由兩三個或很多個原子結合而成的。而只有我們研究分子、原子的內部結構時，我們才能進入微觀世界。那麼，微觀世界是什麼樣的？

初中物理告訴我們，原子是由原子核和外圍的電子組成的，而原子核的半徑只有原子的十萬分之一左右，由此可見原子內部是何等的空曠。

按照現代物理學理論，電子是一種基本粒子，是一個點，其半徑為零。而原子核是由質子和中子構成，質子和中子都是由三個被稱為夸克的基本粒子構成。也就是說，微觀世界完全是空的！

在宏觀世界，我們說一切都是看得見摸得著的，而微觀世界中我們只能說「色即是空，空即是色」。

既然原子是虛空的，那麼它又是如何構成堅如磐石的物質的呢？

現代物理學認為，粒子只是一個點，並不是一個實體。在宏觀世界中體驗到的實體感，是粒子之間相互作用的結果。雖然物質內部是虛空的，但是我們卻不能像悟空那樣穿牆而過，這是因為身體的原子和牆上的原子之間有排斥力。

而我們看到的各種物質，都是原子、分子之間通過相互作用自發建立秩序的結果。而量子力學，就是探討粒子之間相互作用規則的學科。

海森堡不確定性原理

這一原理還有另一個名字——測不準原理。

1927年海森堡提出一個運動粒子的位置和它的動量（速度）不可被同時確定。如果精確測定位置，那麼動量就會非常不準確；如果精確測定位置，那麼粒子的速度就會非常不準確，即不確定性原理。

如果我們想要把位置測得更準，那麼就必須使用波長更短的光拍照，這樣每個光子的動量更大。與粒子碰撞後，通過反射我們可以精確測定待測粒子的位置，而同時也一定會改變粒子的動量，因此，這兩種物理量是不能同時精確測定的。

態疊加與量子坍縮

量子的態就是指粒子在空間中的狀態，量子的態可以用波函數描述。量子的態是可以線性疊加的。

態疊加就是有幾種本徵態疊加在一起的粒子狀態,此時這個狀態是不確定的。只有當一個「測量」被進行的時候，才會呈現一個被測量到的狀態，而這可能是它的任何一種本徵態。

物理學有一個著名的電子雙縫幹涉實驗，這一實驗證明了光的波粒二象性。在此基礎之上科學家們繼續進行了其他一系列實驗，結果發現一個電子在不被觀測時可以同時通過兩個縫隙，但一旦實時觀測之後就會選擇一個縫隙通過。

也就是說，電子在沒有被觀測的時候，是處於疊加態，就是沒有客觀的確定狀態，但是一旦被觀察，就會坍縮成固定狀態。

再形象一點，當我們談及某一物體時，我們通常認為它的空間位置是絕對客觀，不以人的意志為轉移的。比如，關在盒子中的粒子它是在左側還是右側？按照經驗，粒子肯定是兩者必居其一，但量子力學則認為粒子在左側又不在左側，在右側又不在右側。

如果我們想知道粒子究竟在何處，就必須要打開盒子或者通過設備確定，而這個舉動就是觀察。一旦我們觀察了，粒子的位置就確定了——左側和右側必居其一。那麼粒子這一不確定的狀態即為態疊加，我們一觀察狀態確定了，這就是量子坍縮。

量子糾纏

在量子力學裡，當幾個粒子在彼此相互作用後，由於各個粒子所擁有的特性已綜合成為整體性質，無法單獨描述各個粒子的性質，只能描述整體系統的性質，則稱這現象為量子纏結或量子糾纏。

量子糾纏是一種純粹發生於量子系統的現象；在經典力學裡，找不到類似的現象。

糾纏的粒子

換種說法，我們如果能把同一個量子體系，或者一個顆粒衰變成很多粒子，讓他們分散在宇宙各地，在未觀測之前，我們永遠不會知道這些粒子的狀態。但是一旦我們觀測了其中一個粒子，其他的粒子無論相隔多遠也會瞬間「感知」並即刻調整自己的狀態，與被觀測的粒子狀態相應。

量子糾纏所體現的非定域性是量子力學最神奇的現象也是最難以解釋的現象之一，愛因斯坦曾將此現象比作「鬼魅版的超距作用」。

量子通信

2020年6月16日，我國科研團隊利用「墨子號」量子科學實驗衛星，首次實現千公裡級基於糾纏的量子密鑰分發，取得了量子通信實際應用的重大突破。量子通信，這一科學界最熱門也是最前沿技術之一，再次出現在大眾視野之中。

量子通信具有絕對保密、通信容量大、傳輸速度快等優點，可以完成經典通信所不能完成的特殊任務。它主要包括兩部分：一為量子密鑰分配，二為量子態隱形傳輸。量子通信可以用來構建無法破譯的密鑰系統，因此量子通信成為當前世界矚目的科技前沿。

量子通信的安全性主要依賴於量子密鑰分發的安全性。而量子密鑰的分發之所以會有如此高的安全性，是因為它同時利用了量子的兩個特性，疊加性和不可複製性。

疊加性是指量子可以是兩種狀態的疊加，普通生物的狀態是單一的，要麼是生，要麼是死，而量子可以同時保持完整的破碎。

這種特性決定了量子的不可複製性。如果量子密鑰在傳輸的過程中被第三方接觸了，那麼密鑰的狀態就會立即改變，有可能向完整的方向改變，也有可能向破碎的方向改變，導致第三方無法得到正確的密鑰。而接收雙方也將同時得知第三方的介入，他們便可以重新生成密鑰進行分發和接收。

可以說，此通信方法的確是非常理想且安全的通信方法，若能實現，通信技術將迎來新的革命性變革。但從理論到現實總是需要解決很多實際問題的，而我們正在這一路途之中。

量子計算機

20世紀80年代，物理學家費曼等人提出了量子計算機的概念。

量子計算機是一種可以實現量子計算的機器，是一種通過量子力學規律以實現數學和邏輯運算，處理和儲存信息能力的系統，可以用來解決經典計算機無法解決的計算方面的問題。它以量子態為記憶單元和信息儲存形式，量子計算的原理就是將量子力學系統中量子態進行演化結果。

量子計算的基本理論包括量子比特、態疊加原理、量子糾纏與量子並行原理。

從理論上來說，量子計算機具有模擬任意自然系統的能力。除此之外，量子計算機在並行運算上的強大能力，讓它有能力快速完成經典計算機無法完成的計算，而這種優勢在加密和破譯等領域有著廣泛應用。因此，在未來，量子計算機將在天氣預報、藥物研製、交通調度、保密通信等諸多領域發揮重要作用。

和量子通信一樣，雖然近年來量子計算機的研製進展迅速，但目前的量子計算機大都還處於原型狀態。從實驗原型到通用工具，我們還需要相當長的時間才能等來計算機的變革。

綜上所述，量子力學真的是非常非常尖端的前沿科學，我們弄清楚了量子力學的一部分原理、性質，但還有更多的現象是我們現在無法解釋，還有待探索的。

我們對量子力學的理解和認識如此有限，這也直接導致了量子力學理論運用的有限性。目前，基於量子力學的應用研究主要集中在基礎科學研究領域，比如前文所述的量子通信與量子計算機領域，而其他的，科學家們尚無暇顧及。

換句話說，量子力學相關理論現在還在雲端，根本沒有機會能夠和日用品產生某種聯繫。所以，凡是打著「量子」旗號的，都是騙人的！看完這篇小科普，不要再交智商稅了！

今日活動

小北的讀者中有對量子力學感興趣或有所了解的人嗎？或者是曾經買過出神入化的量子產品？都在留言區和大家聊聊吧

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編輯：山鬼 黃泓

文字來源：

《從零開始讀懂量子力學》