“我想我可以肯定地說沒有人了解量子力學。”

這是理查德·費曼經常挂在嘴邊的一句話。

理查德·費曼在他的課堂上

事實上這句話他說得并不無道理，作為20世紀最著名的物理學家之一，同時還是20世紀最受歡迎的科學家之一。

費曼對物理學的了解以及對量子力學的探索都讓他對這個世界進一步加深了自己看法，不過就他本人來講，放松并享受自然才是真正的樂趣所在。

關于量子力學的公式

費曼對知識的那種純粹的視野給物理界乃至社會階層都帶來了很大的影響。

對事物的理解要足夠透徹，要有非常深刻的想法。

他認為，如果不能相當簡單的解釋某件事，那麼就沒有真正的理解它。

知其然，更要知其所以然，這是費曼一概貫之的精神。

費曼對物理學界的貢獻非常多

費曼的成名于1965年獲得諾貝爾獎開始，最開始是康奈爾大學，再是加州理工學院。

費曼從液态氦的超流體轉向了他最有價值的貢獻，量子電動力學。

而他的著名論文《量子力學中的最小作用原理》也給人們帶去了新視野。

格萊克指出，量子力學和狹義相對論并存，即使在量子物理學發展的幾十年後，費曼也仍然能夠提出一種新的解釋，即路徑極分公式。

該公式考了粒子在兩點之間的所有可能軌迹。

洛斯阿拉莫斯實驗室，費曼在第二排左四

此外，他還發明了以他名字命名的“費曼圖”。這種以圖形的方式表示了粒子的行為，正是他的研究讓人們可以直觀地觀察到正電子是如何像電子一樣在時間上倒退的。

可以說，現代物理學在粒子研究和量子物理這塊的構建，費曼也有一部分功勞。

費曼在過去能有這樣的成就，與他小時候跟父親的交流有關。

費曼圖的正電子湮沒

費曼的父親鼓勵他提出各種問題來挑戰傳統思維，但同時也會為費曼進行解答，讓他獲取新的知識。

父親對知識的傳授非常細膩，這讓費曼明白了要了解一件事物必須清楚地明白它的作用原理。

後來這份精神也确實貫策到了他的求學生涯中，并且在他還是孩子的時候便表現出非常高的工程天賦。

這也影響了他後來對專業的選擇，修理無線電、拆解電子物品，了解原理和過程……

這為他後來早期的理論物理研究打下了一定基礎，從這一時期開始，費曼便已經掌握從理論上分析問題，并得到解決方案的能力。

費曼很享受解開知識奧秘的過程

現代物理進入量子時代後，量子理論不能很好地處理引力這一問題成為讓大多數科學家頭疼的問題。

量子力學是将離散粒子構建為科學家确定測量之前的存在概率狀态。

除了量子力學，廣義相對論也為引力提供了一個可靠的理論模型和參考，并且能夠讓科學家準确地預測大型物體的運動。

盡管這兩個理論各自都能在宇宙描述方面有着不錯的表述，但是隻要将這兩個理論結合到一起，事情就會變得很難辦。

要想研究在原子尺度上的重力是一件非常棘手的事情，簡單來講，與自然界中的其他基本力相比，引力相互作用表現出來的弱點一個巨大的問題。

量子力學與廣義相對論能否統一？

最簡單的一個例子，即使是兩個電子之間的經典力也超過了兩公斤質量，兩者之間的引力差了幾個數量級的引力。

1957年，費曼設想了一個實驗，以便在兩者之間找到一個聯系點。

他想象一個小質量物體存在于兩個地方之間的概率或疊加，将其放在引力場中，質量應該會與引力的量子特性聯系起來。

這則是後來人們經常所說的糾纏現象，幹擾本身會導緻質量采取單一的、特定的位置或形式。

這将在質量從場中分離出來之前發生，所以通過這種方法來測量，可以檢測到量子引力。

量子糾纏的表現

不過量子糾纏非常的“邪門”，兩個粒子中的一個粒子運動改變會迅速影響到另一個地方的，如果通過觀察就能得到兩個粒子的變化結果。

但是不去觀察粒子本身，結果什麼也不會出現，但是不觀察就得不到數據，而觀察到的數據并不是真實可靠的。

盡管科學家在過去進行過無漏洞版的貝爾測試，其中糾纏的兩個粒子分别做測量的時間間隔。

即使比光傳播于兩個測量位置所需的時間間隔還要短暫時，這種現象仍然會發生。

也就是說，量子糾纏的作用速度比光速還快，科學家的實驗顯示，量子糾纏的作用速度至少比光速快10000倍。

而這僅僅隻是量子糾纏的速度基本表現，因為根據相關理論來看，測量時的效應還具備瞬時性。

也就是說，當我們測量兩個處于糾纏狀态的粒子時，一個改變，另一個會瞬間發生改變。

不過需要明白的是，這種效應不能用作超光速傳輸經典信息，換句話說它們并不具備有效信息，因此也并不違反因果律。

量子糾纏會被觀察所影響

可是為什麼量子糾纏會在現代物理學中無解呢？

由于費曼提出的實驗中沒有直接測量糾纏，它不會提供量子引力的直接證據。

科學家表示，通過量化兩個質量并将它們糾纏在一起，就可以直接檢測到量子引力，每個質量都将疊加并發生糾纏。

正如愛因斯坦、羅森等人發現的那樣，糾纏的出現幾乎是瞬時的，一旦我們了解了一種量子态，便會自動知道任何糾纏粒子的量子态。

不同量子态氫原子的電子概率密度

原則上來講，我們可以将兩個糾纏的粒子放在銀河系兩端。

正如前面提到，我們可以在一瞬間就能通過其中一個粒子的狀态了解到另一個。

就像是從鞋盒裡面拿出右腳的鞋子，那麼我們很自然地就能明白，剩下的那隻鞋一定是左腳。

物理學家對這些公式也很頭疼

但是兩個相距甚遠的粒子為何能夠表現出如此詭異的狀态呢？

且不說我們能夠瞬間了解它們，它們的運作似乎也違背了光速的極限。

這正是今天科學家所疑惑的地方，這也被稱為EPR悖論。

愛因斯坦将其稱為遠距離的幽靈行動，它用這個悖論作為量子理論不完整的一個依據。

但事實證明，糾纏狀态的粒子确實會相互影響，無論距離如何，量子力學至今未能得到驗證。

盡管糾纏系統不保持局部性原理，但它并沒有違背因果律，這意味着結果總是有原因的。

愛因斯坦稱為幽靈的作用

遠處的粒子觀察者不知道本地觀察者是否擾亂了這個糾纏系統，反之亦然，他們必須以不超過光速的速度相互交換信息才能确認。

換句話說，光速的限制仍然适用于量子糾纏中，這也是一開始文中所強調的。

有很多種方法可以糾纏粒子，一種方法是冷卻粒子并将它們放得足夠近，這樣便能使它們出現重疊，進而代表位置的不确定性，由此無法區分一個粒子和另一個粒子。

另外還有一種可能通過亞原子産生的過程，例如核衰變，這會自動産生糾纏粒子。

根據NASA的說法，它也可以通過分裂單個光子并在這一過程中産生一對光子。

如果說量子糾纏未來的應用，或許當下最熱門的便是量子通信技術。

量子糾纏能夠應用到信息加密中，在這種情況下，發送者和接收者會建立一個安全的通信鍊路，其中包括一對糾纏粒子。

量子通信能夠進行物理加密

發送者可以和接收者使用糾纏粒子生成的密匙進行信息讀取，一旦有其他“觀察者”出現在其中，糾纏就會立刻終端，因為測量糾纏粒子會改變其中的狀态。

傳遞這樣一條微小的信息還有很多工作要準備，随着未來人們對量子力學的進一步探讨和發現，或許這個謎題會成功解開。

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