摸不透的量子力学

吴长锋

最近，一条关于量子计算机的新闻刷屏了，那就是我国量子计算机“九章”处理高斯玻色取样的速度比目前最快的超级计算机快了100万亿倍。

虽然生活中、新闻里经常会听到“量子力学”这个词，但很多人到现在都不清楚量子力学究竟是一门怎样的学问。

量子不是一个实体

一听到量子，很多人会以为它跟电子一样是一个实体。其实，这个理解是错的。

量子这个概念最早由德国物理学家普朗克提出。1900年，普朗克在研究“黑体辐射”的时候，提出了一个假说：能量的传输不是连续的，而是“一份一份”的。普朗克把这一份一份的能量称为“能量子”，也被人们称为“量子”。

这在当时是一个颠覆性的概念，因为在经典物理学里，人们一直认为能量的传输是连续的，不存在最小单位。由于这个假说太过于“叛逆”，简直颠覆了整个经典物理学，所以在该假设提出之后，普朗克一直试图寻找各种方法来解释辐射能量的不连续性现象，但最终都失败了。

1905年，爱因斯坦在普朗克研究的基础上，认为光的传播也是“一份一份”的，并且爱因斯坦给出了极其充分的数学证明，证明存在所谓的“光量子”。

在此之前，光作为一种波，已经被人们广为接受。在新的理论面前，光的波动说与微粒说之争以“光具有波粒二象性”的结论落下了帷幕。之后人们发现，不单单能量和光存在这种量子性，电子等其他微观粒子也存在这种量子性。

量子力学最早就是研究为什么微观粒子会呈现这种“既是波，又是粒子”的神奇现象。……