如果說相對論難以理解的話，量子力學對人類思維的挑戰(zhàn)達到了一個前所未有的高度。相對論主要用于解釋高速、大質(zhì)量情況下的物理現(xiàn)象，而量子力學對微觀物理現(xiàn)象的解釋，離一般日常生活更近些。比如：芯片技術(shù)的不斷發(fā)展，已經(jīng)使得芯片制造工藝從90nm減小到14nm。晶體管柵極的寬度已經(jīng)很小了，如果繼續(xù)不斷減小，由于量子隧道效應，有可能導致漏電發(fā)生。想要理解為什么會發(fā)生漏電，這已經(jīng)與量子力學有關(guān)了。而廣義相對論應用的對象，往往是巨大的星系或者是難以探知的黑洞，離我們?nèi)祟惖娜粘Ｉ钜蔡b遠了。

       人們對量子力學的關(guān)注，除了離日常生活更近之外，還有一個重要原因。雖然廣義相對論推導出的黑洞、宇宙膨脹等也令人吃驚，但不會動搖人們對意識與物質(zhì)關(guān)系的看法。而量子力學領(lǐng)域的一些現(xiàn)象，讓很多人宣布，意識才是世界的基礎(chǔ)，應該是意識決定物質(zhì)，而不是相反。

       在這些人看來，單光子雙縫干涉實驗和薛定諤的貓的思想實驗，有力的證明了意識才是決定世界面貌的力量。我會分別介紹下單光子雙縫干涉實驗和薛定諤的貓的思想實驗，以及人們對實驗的解讀。

       單光子雙縫干涉實驗是對經(jīng)典的楊氏雙縫干涉實驗的改進。人們特意做了一種儀器，可以每次只發(fā)射一個光子。據(jù)說最近發(fā)射的墨子號衛(wèi)星所進行的量子通信，也是利用單光子特性進行的通信。一次只發(fā)射一個光子的儀器，已經(jīng)不再是研究障礙。用單個光子進行雙縫干涉實驗后，發(fā)現(xiàn)雖然單個光子打到投射面后，光子的分布是隨機的，但是當實驗重復足夠數(shù)量后，在投射面依然可以看到干涉條紋。對此現(xiàn)象，很多人解釋為單個光子同時通過了兩個縫隙，自己與自己發(fā)生了干涉。

       這個解釋有點讓人困惑，單個光子同時通過兩個縫隙，即單個光子會同時出現(xiàn)在空間的兩個地方。感覺似乎有什么不對勁。我覺得更好的解釋是，單個光子只通過了一個縫隙，只不過與大量光子一起運動時可以看成波一樣，時間上先后發(fā)射的單個光子，雖然每個光子都是獨立發(fā)射的，但在空間上依然保持波的分布。也就是說，雖然單個光子看不出波動性，但同一個光源發(fā)出的光子，不論是同時發(fā)射出來的，還是在時間上前后發(fā)射出來的，光子群在空間上或者時間上總會保持波狀分布。我個人覺得這個解釋更好，避免了單個光子同時在兩個地方的思維困惑。

       波粒二象性不僅僅應該從空間上理解，也應該從時間上來理解。微觀世界里粒子的運動規(guī)律不僅僅是在空間上以波的形態(tài)分布，在時間上也滿足以波的形態(tài)分布。

       單光子雙縫干涉實驗還有一個現(xiàn)象讓人迷惑。就是當實驗人員在一個縫隙旁邊放一個儀器觀察單個光子到底是通過了哪個縫隙，會發(fā)現(xiàn)確實能測量到單個光子通過了哪個縫隙，但投射面上也不再出現(xiàn)干涉條紋。對此很多人解釋為，人們試圖測量的意識干擾了光子的行為，由此推論出意識可以使得波函數(shù)塌陷，意識決定了物質(zhì)等等。

我覺得這種解釋未免跳躍太大了吧。我看到的文章里都沒有提到，用來觀察單個光子通過縫隙的儀器是以什么原理觀察到光子的位置的，所以我也不明白為什么不再形成干涉條紋。但是認為是由于參與實驗的人員的意識導致了光子不再形成干涉條紋，還是令人費解的。我覺得更好的解釋是，那個用來測量單個光子通過哪個縫隙的儀器干擾了光子的行為，導致干涉條紋不再出現(xiàn)，與人的意識無關(guān)。

量子力學里有個著名的不確定原理。我個人的理解是，在微觀范圍內(nèi)，處于經(jīng)典宏觀大小的我們對微觀范圍內(nèi)所有粒子所做的所有測量，都是對微觀范圍內(nèi)所有粒子的強烈干擾。這個思路有可能能更好的解釋，為什么當在一個縫隙旁邊放一個儀器試圖觀察單個光子時，不再形成干涉條紋。當然具體是什么回事，我是不清楚的。但覺得總比認定是人類的意識導致的不再形成干涉條紋要好的多。

薛定諤的貓的思想實驗是另一個令人困惑的方向。在這個思想實驗中，微觀不確定性與宏觀物體的狀態(tài)結(jié)合起來了。按照量子力學的解釋，在盒子未被打開之前，貓的死活是不確定的，處于疊加狀態(tài)。當盒子被打開一瞬間，由于人類的觀察，導致疊加狀態(tài)立即退化為確定狀態(tài)。所以又是一個證明人類的意識可以決定物質(zhì)狀態(tài)或運動的實例。

我個人覺得這個解釋也很牽強。尤其是在盒子未被打開之前，貓?zhí)幱谒篮突畹寞B加狀態(tài)，令人十分困惑。從邏輯上講，即使盒子沒有打開，貓也不會處于什么疊加狀態(tài)，要么是死的，要么是活的。這里用波函數(shù)來定義貓的狀態(tài)是不合適的。原因是只有一個粒子是不能形成波的。只能大量粒子的運動才能形成波，無論是在空間順序上，還是時間順序上。一個粒子的衰變，不能用波函數(shù)來描述，其衰變必然是確定的。這樣貓也就不處于死和活的疊加狀態(tài)。

只有大量粒子的運動才能用波函數(shù)來描述，這種運動不僅僅是空間上的密集，也可以是時間上的密集。微觀范圍內(nèi)，波的形態(tài)不僅僅是空間上的，也是時間上的。在時間上先后出現(xiàn)的粒子如果是來自同一個源，則也可以呈現(xiàn)波的形態(tài)。

薛定諤的貓的思想實驗中，如果存在有很多個等待衰變的粒子，則這些粒子的衰變在時間上應該滿足波函數(shù)的規(guī)律，則可以確定在一段時間內(nèi)是否有粒子衰變，從而可以確定貓是否死亡了。所以不存在所謂打開盒子觀察的一瞬間，由意識導致定貓的生死的問題。

我的看法是，這個思想實驗中錯誤的認為單個粒子的衰變是不確定的，導致后續(xù)的一系列的錯誤推導。這個認為單個粒子的衰變是不確定的看法，與認為單個光子會同時通過兩個狹縫是一樣的，都是錯誤的把波函數(shù)應用到單個粒子或單個光子上。我前面已經(jīng)講了，單個光子只通過了一個狹縫，沒有自己與自己干涉，而是在與時間上后續(xù)發(fā)射的其他單個光子進行了干涉，其后續(xù)粒子的時間范圍應該是與干涉條紋的波長之間有相關(guān)性。同樣單個粒子也不處于衰變和不衰變的混合狀態(tài)，其必然處于一個狀態(tài)。只有足夠多的粒子的衰變才呈現(xiàn)波的形態(tài)，有波峰，衰變概率高的地方，波谷，衰變概率低的地方。而當有足夠多的粒子同時存在時，在一段時間內(nèi)的衰變情況應該也與粒子的波長相關(guān)。這樣貓在一段時間內(nèi)的生死就是確定的了。單個粒子的衰變無法用波函數(shù)來預測，所以也不存在貓的疊加狀態(tài)。

總之、微觀范圍的現(xiàn)象與我們?nèi)粘Ｌ幱诘暮暧^范圍的現(xiàn)象有很大區(qū)別。而量子力學可以精確的描述微觀范圍的現(xiàn)象，也導致了很多困惑。我個人不是學物理的，只是從認知的高度，把量子力學看成是一種基于統(tǒng)計的理論，其對大量粒子運動的描述是正確的。但量子力學不能用于描述單個粒子在某一時刻的運動。特別的，要注意的是，大量粒子不僅僅是一定空間范圍里同時存在的粒子，也可以是一定時間范圍里一定空間范圍先后出現(xiàn)的粒子。僅僅從空間角度看到的單個粒子的怪異行為，從時間角度觀察更多的粒子后，其應該是不怪異的，滿足波動性的要求。

我認為由于我們?nèi)祟愄幱诤暧^級別，導致無法搞清楚微觀范圍內(nèi)單個粒子或光子的行為。波函數(shù)的本質(zhì)是從統(tǒng)計學的角度認識微觀范圍的規(guī)律，不能用于描述單個粒子或光子運動。量子力學對微觀粒子的描述，應該是符合空間維度中存在多粒子的情況、或者是時間維度中存在多粒子的情況。無論是空間維度或時間維度一定數(shù)量的粒子總會呈現(xiàn)波形態(tài)的運動規(guī)律。而當一定數(shù)量的粒子的數(shù)量不斷增加，當增加到某個的閾值時，就不再呈現(xiàn)波形態(tài)的運動規(guī)律，而變成了宏觀粒子的運動規(guī)律（光子例外，光子沒有質(zhì)量，數(shù)量再多也不會按宏觀粒子的規(guī)律來運動）。這個數(shù)量閾值附近，會有什么神奇的發(fā)現(xiàn)，也許是未來物理學的一個研究方向。