如果说相对论是关于“宏大”的史诗（狭义相对论和广义相对论的科普文见本头条号前两篇文章），讲述着星辰与时空的弯曲；那么量子力学（Quantum Mechanics）就是关于“极小”的怪谈，讲述着微观世界里那些颠覆常理的“底层逻辑”。

在高中物理课本里，世界是确定的：一颗子弹打出去，轨道是抛物线，速度和位置都能精准计算。但当你把镜头拉近、再拉近，直到看见原子和电子时，你会发现，物理定律在这里失灵了。

欢迎来到宇宙的“底层代码”区。

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一、 名字的由来：宇宙不接受“无限细分”

在我们的常识里，能量应该是连续的。就像滑梯，你可以滑到任何高度。

但在 1900 年，马克斯·普朗克发现，在微观世界，能量的交换就像台阶。你只能跳上一级，或者跳下两级，不存在“半级台阶”。这种一份一份的、不可再分的最小能量单位，就叫“量子”（Quantum）。

核心洞察： 宇宙在底层不是“模拟信号”，而是“数字信号”。它是带像素点的，是有最小颗粒度的。

二、 波粒二象性：电子的“分身术”

这是量子力学最诡异的地方。著名的“双缝干涉实验”（关于双缝干涉实验的科普文可在本头条号内搜索“双缝干涉”自取）告诉我们：

如果你射出一堆电子，不去看它们，它们会像水波一样穿过两条缝隙，产生干涉。这意味着一个电子仿佛同时穿过了两条缝，自己跟自己发生了重叠。但如果你在缝隙旁边放一个探测器，想看看它到底从哪儿过去，电子就立刻像弹珠一样，老老实实地只选一条路走。

爱因斯坦很郁闷： 难道世界在跟我躲猫猫？我不看它的时候它就是“云”，我看它的时候它就是“球”？
量子力学回答： 是的。在微观世界，物质不是实心的球，而是“概率波”。在没被观察之前，它处于一种“哪里都有可能，但哪里都没确定”的状态。

三、 叠加态与那只著名的猫

为了讽刺这种“不确定性”，物理学家薛定谔提出了一个思想实验：薛定谔的猫（关于“薛定谔的猫”的科普文可在本头条号内搜索“猫”自取）。

在盒子里放一只猫，由一个微观粒子的状态决定它的生死。按照量子力学，如果不打开盒子观测，粒子处于叠加态，那么猫就处于“既死又活”的叠加态。

虽然这听起来像胡说八道，但这正是微观世界的真相：事物在被观测之前，所有可能性是同时存在的。 观测这个动作，就像是强迫宇宙“掷一次骰子”，让无数种可能坍缩成一个确定的现实。

四、 海森堡测不准原理：宇宙的“防窥插件”

你可能会想：是不是我们的仪器不够精精密，才测不准？

海森堡告诉我们：不，这是宇宙的硬性设定。
在微观世界，你不能同时精确知道一个粒子的“位置”和“动量（速度）”。

如果你想看清它的位置，你必须用高能光子去撞它，这会把它的速度撞得乱七八糟。如果你想测准它的速度，它的位置就变得模糊不清。

这就像宇宙为了节省算力，给微观世界加了层“模糊滤镜”：你不可能掌握关于一个粒子的全部情报。

五、 量子纠缠：跨越光速的“心灵感应”

两个处于纠缠态的粒子，就像一对具有感应的孪生子。
无论它们相距多远（哪怕一个在地球，一个在织女星），只要你观测其中一个，发现它是“左旋”的，另一个瞬间（真的是瞬间，比光速快得多）就会变成“右旋”。

爱因斯坦生前最讨厌这个，称之为“幽灵般的超距作用”。但无数次实验证明，这真的存在。这并不是在传递信息（所以没违反相对论），而是这两个粒子在底层逻辑上，其实是同一个系统，它们从未真正分开。

六、 为什么要学这个？

你会觉得这太不符合直觉了，甚至有点“玄学”。但请注意：

它是最实用的科学：
如果没有量子力学，就没有半导体，也就没有你的手机、电脑和互联网。激光、核磁共振、甚至你家里LED灯的颜色，全部建立在量子力学的公式之上。彻底改变你的世界观：
牛顿力学让我们觉得世界像个大闹钟，一切都是注定的。但量子力学告诉我们，世界本质上是概率的。未来不是被写死的，它充满了无限的可能性。人类智力的边界：
费曼曾说：“我想我可以有把握地说，没有人真正理解量子力学。”学*它，是让我们学会对大自然保持敬畏——宇宙并不一定要符合人类的常识。

结语

如果说相对论教会了我们“仰望星空”时的广阔，那么量子力学就教会了我们“俯察微尘”时的深邃。

高中物理的力学、电学，给了你一把丈量世界的尺子；而量子力学则告诉你，这把尺子本身，也是由无数团跳动的、充满了可能性的概率云组成的。

世界不是由物体组成的，而是由可能性组成的。 当你读完这篇文章时，你已经完成了一次对微观世界的“观测”，你脑中的无数种念头，是否也发生了一次美妙的“坍缩”呢？

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