提起量子力學，大家往往首先想到的是薛定諤的那隻關在毒氣室生死不明的可憐的貓咪，從而覺得量子力學太高深而充滿玄學的味道。其實我們大可不必對量子力學抱有那麼大的敬畏之心，量子力學只不過是一門經過嚴格證明的學科。
自20世紀20年代被創立以來發展到今天其實已經有近100年的歷史了，沒想到吧？並且我們的半導體產業以及在此基礎上發展起來的電腦、手機，還有醫院用的核磁共振，我們做檢測的電子顯微鏡等，其實都是以量子理論為基礎的。之所以量子力學被誇大和神話，一方面主要是人們沒有去了解這門學科，另一方面是因為一些人試圖以我們宏觀世界的經驗主義來解釋量子力學所支配的微觀世界行為的物理意義，從而產生了一些與我們日常生活經驗所衝突的現象，使量子力學充滿了不可思議的玄學色彩。
20世紀最偉大的物理學家：其中多位為量子力學的建立做出了突出貢獻
其實想要正確的瞭解量子力學，並不難，只需要沿著兩個角度去看待它。
首先，也是最重要的一個角度是先認識量子力學所研究的內容，量子力學其實和我們學過的物理、化學、數學等學科一樣，只不過量子力學所用到的數學知識比我們學習物理時所用到的數學知識更深入更難一些。就像牛頓力學運用代數微積分來描述我們所處宏觀世界的物體運動規律一樣，量子力學其實是用薛定諤方程或海森堡矩陣來描述微觀粒子的運動規律。
薛定諤方程
不一樣的地方是對於我們宏觀世界物體運動規律，計算出來的是確定的運動軌道，因而可以準確預測物體的路徑和位置。但對於微觀領域，首先能量不是連續的，而是有最小能量單位一份一份的組成，打個比方，如果把宏觀的能量比作用槍射出去的一條連續的線，那麼在量子力學微觀角度去看，就像是槍連續射出去的子彈，雖然這些連續射出去的子彈看上去也像一條線，但子彈和子彈之間並不是連續的。而光，在微觀角度，就可以看做是由一個個光量子（光子）組成的。當然，宏觀來看它仍然可以看做連續的電磁波，而這種粒子性和波動性並沒有一個清晰的界限，而是同時具有粒子性和波動性（其實任何物質都同時具有波動性和粒子性，只不過越微觀波動性越明顯而越宏觀粒子性越明顯），因此，對於微觀量子，無法再用牛頓力學來準確描述其運動規律，只能用薛定諤方程或海森堡矩陣來描述其運動規律，但是由於微觀粒子的波動性比較明顯，這種描述方法得到結果並不是像宏觀粒子那樣具體確定的運動軌跡，而是以微觀粒子出現在不同位置的概率大小來表示的。我們再舉個例子，就拿氫原子為例，我們知道氫原子外面具有一個電子，如果運用牛頓力學去描述這個電子的運動規律，那麼就是圍繞原子核做圓周運動，因此這個電子就有確定的軌道，後來隨著人們對於微觀領域的研究越來越深入，發現電子的實際運動並不是這麼回事，而是以電子雲的形式顯示。
電子雲
電子雲密的地方放就說明電子在這出現的次數多，即出現在這的概率大，而通過量子力學的薛定諤方程或海森堡矩陣則能描述電子的這種存在狀態，並且能夠計算出這個電子出現在各個位置概率的具體值。這就是對量子力學最簡單最沒有玄學色彩的科學解釋，也就是說量子力學是一門需要深厚數學功底去計算的一門學科。
但是，對於物理現象，人們通常會去解釋原因，因此我們還要從另一個角度去理解量子力學。就是如何理解並解釋一些量子力學現象背後所蘊含的物理意義。比如薛定諤的貓到底是怎麼回事，雙縫干涉實驗為什麼讓人充滿疑惑，量子糾纏真的能夠實現超距傳輸嗎等等。在理解這些問題之前，首先我們要明確量子力學所研究的範疇是微觀世界，到底有多微觀呢？微觀到無法像看清所研究對象的具體樣子，我們只能通過想象來構建它們的圖像。而圖像的構建都是基於我們所熟知的宏觀世界為基礎的。但是微觀世界的樣子可能無法再宏觀世界找到與之對應的圖形，從而就造成了種種我們認為的不可思議的現象，因此，我們需要刨除宏觀世界的經驗，重新建立微觀世界的圖像。說到這裡可能會有同學反駁，你上面不是已經描述了在微觀下電子、光子的形象了嗎？的確如此，但我們描述它的樣子時仍然是以我們宏觀的角度去描述的，因為我們把它描述成了波或者點，而他們真實的樣子可能並不是這樣的，只是在莫方面顯現出這樣的特性。
下面簡單的以雙縫干涉實驗為例來說，首先介紹下雙縫干涉實驗的奇妙之處在於一個光子一個光子（或者一個電子一個電子）的向雙縫發射，後面的接受屏則顯示出衍射條紋，這是波才具有的特性，證明了光或者電子具有波動性，而如果遮擋住雙縫中的一個，則接收到的不是衍射條紋，有證明了他們的粒子性。也就是說它們同時具有波動性和粒子性，至此，我們都是以宏觀的概念來描述光和電子所具有的的特性，接下來我們要做的就是完全拋棄這些概念，通過大膽的想象重新構造光子或電子的形象，就是在微觀下，他們是一種東西，但這種東西不知道長什麼樣，不過他們具有一些特性而表現出與宏觀世界不一樣的現象。這樣去看的話，量子力學是不是就沒那麼神秘了。薛定諤的貓之所以不好被理解也是同樣的原因，就是它直接把微觀的衰變和宏觀貓的生死聯繫起來。雖然宏觀是由微觀組成的，宏觀是大量微觀的體現，但微觀向宏觀的過渡沒有明顯界限。當大量以概率的方式存在的不確定的微觀集合在一起時，受相互作用的影響，就慢慢過渡到了確定的宏觀世界。
雙縫干涉實驗
當然，以上內容只是拋磚引玉，僅僅為大家提供了理性看待量子力學的思路，只要我們通過科學理性的方式去看待它，思考它，它也沒那麼神秘。其實量子力學所涉及的內容很龐大和複雜，一些現象確實很難理解，不過同時也充滿了趣味，同時也存在很多顛覆人類目前認識水平的現象。但縱觀人類的發展史，不正是對當時一系列人類無法理解的事物的追根刨底的探索而發展到今天的嗎？可以肯定將來的某一天，人類再回過頭來看待我們今天的文明，就像現在的我們審視古代人不能理解電腦飛機衛星一樣。路漫漫其修遠兮，人類在探索世界的腳步不曾停歇。
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