文 | HW君
0. 正本清源说量子
我之前在《科技 | 量子力学的简要阐述》一文中有梳理过「量子力学」的一些常见知识点，但那篇文章其实仅是我的一篇笔记，稍显凌乱，不够通俗易懂。
此篇则再尝试通俗易懂地谈谈有关「量子力学」的一些关键点。
我本人并非物理学专家，对于「量子力学」的主要了解来源于哈佛大学物理学博士王孟源的个人博客（外网）：
王孟源的部落格
迄今为止我读过多篇关于「量子力学」的文章，其中不乏充斥着胡说八道的内容，而目前王孟源先生的观点最令我信服。
但这也不意味着我可以保证他的观点百分百没有错，只是在有新的更具说服力的观点出现之前，我选择相信王孟源先生。
本篇侧重于重新梳理几个常见的发生误解的点，让各位对于「量子力学」有个直观的概念，或在阅读其他文章时可以避免踩坑。
1. 事实、数学与诠释
我们需要清楚地分辨出三种不同的概念，「事实」「数学」与「诠释」。
量子力学的「事实」是指涉及量子实体的经验事实，也就是在这个世界上发生着的事实，包括一系列有关电子、中子、质子、光子等的实验结果，也包括著名的双缝干涉之类的实验。
在这些实验中，量子实体在被探测的时候表现出粒子的特点，在没有被探测的时候，表现为波的特点。
对于这部分关于量子力学的事实，是不存在争议的。
量子力学的「数学」是一个波动方程式，它是一个常见的微分方程，唯一特别的是它给出的预言是概率性的。
如果我们预言一个从桌面上掉落下来的杯子，普通数学计算可以给我们一个确定的预言，但相比之下用量子力学的数学来预言一个电子的位置，数学计算的结果会告诉我们不同位置探测到电子的概率是多少。
对于量子力学的数学运用上，同样是不存在争议的，无数实验都验证了量子力学的波动方程式的准确性。
真正产生分歧的，是对量子力学数学做出的「诠释」，所谓的诠释就是如何将数学方程式与这个世界联系起来。
这里就引出了今天要讲的第一个混淆。
一个物理学家，他可以在完全不懂量子力学的「诠释」的情况，而能够精通量子力学的「数学」，并复现出量子力学的实验「事实」。
我们可以做一个比喻，就像牛顿精通「牛顿力学」的「数学」，很好地预言了「牛顿力学」里天体运动的「事实」。
但牛顿自己对于「牛顿力学」的「诠释」是错误的，他认为是「牛顿力学」的背后是上帝的意志在指引。
2. 哥本哈根诠释
这里我们引出第二个经常产生误解的概念。
「哥本哈根学派」与「哥本哈根诠释」是完全不同的概念。
「哥本哈根学派」是一个产生了许多物理学大师的学派，其在量子力学的「事实」和「数学」上的研究卓有成就。
而「哥本哈根诠释」是一种错误的量子力学的「诠释」，早已过时。
「哥本哈根诠释」也被称为「标准诠释」，这一名称的误用简直误导了无数人。
其主要观点便是「现实依赖于测量」以及「量子具有随机性」。
「现实依赖于测量」是导致了一系列错误「唯心」思想的根源。
「量子具有随机性」则是一些著名的争论的起源。
3. 薛定谔的猫
「薛定谔的猫」是一个想象中的思想实验，在这个世界里从来就不存在的。
其背景就是，「哥本哈根诠释」提出了「现实依赖于测量」和「量子具有随机性」后，薛定谔为了反驳这一诠释，才提出了「薛定谔的猫」这一离奇古怪的思想实验。
薛定谔的意思是，如果「哥本哈根诠释」成立，那么这个世界上就会出现「薛定谔的猫」这样离奇古怪的情况，所以薛定谔反驳了「哥本哈根诠释」，认为其是错误的。
但后来很多人却以为「薛定谔的猫」是存在的。
4. 上帝不掷骰子
因为「哥本哈根诠释」提出了「量子具有随机性」，爱因斯坦不承认这一说法，所以才说了「上帝不掷骰子」这句经典的话。
爱因斯坦认为量子力学的数学不完整，还缺乏一个隐藏的变量，只要找到这一隐变量，那么量子力学就没有随机性了。
爱因斯坦因此提出了「爱因斯坦实在论」，而这一理论后来已经不能适应新的量子力学实验事实，而被否定掉。
而大卫·玻姆提出的「玻姆实在论」也是一种有隐藏的变量的诠释，其理论符合实验事实，但其需要接受「超光速作用」，与爱因斯坦的相对论有了矛盾。
5. 上帝不使用心灵感应
爱因斯坦除了说过「上帝不掷骰子」之外，还有另外一句名言「上帝不使用心理感应」。
前者即是量子力学表现出来的「随机性」特点，后者是量子力学表现出来的「非定域性」特点。
注意这是两个不同的特点，许多人将它们混为一谈，也就造成了另外的一些误解。
EPR实验、贝尔不等式、阿斯派特克实验都是关于「非定域性」的实验，而非「随机性」的实验。
所谓的「定域性」有两种，一种是「爱因斯坦定域性」，另一种是「信息定域性」。
量子纠缠违反了前一种定域性，但没有违反后一种定域性。
也就是说量子纠缠的确存在超光速作用，但这种作用不能用来传输信息，也就是「不能使用心灵感应」。
因此目前市面上的所有「量子通信」都不是用到量子纠缠，而只是用量子力学「看起来」的「随机性」作为加密的密钥。
6. 贝尔不等式
「贝尔不等式」也是一大混乱误解的重灾区。
「贝尔不等式」是与量子力学「非定域性」有关的实验，而不是跟「随机性」有关的实验。
「贝尔不等式」被违反了，只能证明了超光速作用的存在，也就是量子力学的「非定域性」。
而证明了超光速作用的存在，则证明了爱因斯坦的相对论存在缺陷。
关键的还有，「贝尔不等式」和「哥本哈根诠释」没有任何关系。
「贝尔不等式」的争论点在「非定域性」，而「哥本哈根诠释」的争论点在「随机性」。
许多人说「贝尔不等式」被违反了，所以论证得出「哥本哈根诠释」是正确的，这简直是一派胡言。
7. 非随机性与非定域性
总结一下，量子力学是「非随机性」和「非定域性」的。
其中前者「非随机性」是因为量子力学存在一个隐藏的变量，所以表现出「随机性」。
错误的「哥本哈根诠释」因为忽视了这个隐变量，所以变得「唯心」起来。
目前市面上我们认为最优的诠释是「玻姆诠释」，可以叫「玻姆实在论」或「德布罗意-玻姆理论」。
而量子力学的「非定域性」已经被证实了，具有超光速作用。
其违背了「爱因斯坦定域性」，但没有违背「信息定域性」。
所以量子力学虽然有「非定域性」，但你无法用它来通信，也就是没有办法实现「心灵感应」。
顺便再次强调，「贝尔不等式」跟「非定域性」有关，而跟「随机性」无关。
8. 量子退相干
「量子退相干」是非常具有「系统观」的理论，其很类似于「自由意志」中的「系统观」，这也是量子力学看上去非常令人误以为其是「唯心」的原因之一。
「量子力学」这个话题实在太大，我能力有限，这次就只先写到这里，若有什么补充以后接着继续。
（本章节完）
By HW君 @ 2019-05-08