不管是否真的接触过量子力学，很多人都会用ldquo当事物不确定时，量子力学rdquo这个句子是对一些难题的插科打诨。事实上，在真实的量子力学中，也有一些ldquoRdquo比如你可能听说过ldquo测不准原理rdquo。

但是，ldquo测不准原理rdquo是一个不正确的名称，而且会造成对这一原则本质的误解。它的真名是ldquo测不准原理rdquo。

原则的建议解释

测不准原理是指一个粒子的位置和动量不能同时确定。它的位置越清晰，它跑多快就越不确定。另一方面，它的速度越确定，它的位置就越模糊。

而且这个不确定性是一个量化的具体数值，而不是一个拍脑袋的哲学概念。

正如我们刚才所说，ldquo测不准原理rdquo这个名字不对。

但是，从这个错误名称的含义入手去理解测不准原理，对于很多科普书籍和大学物理基础教学，甚至是海森堡自己最初的理解，都是一个快捷简单的方法。

我们也从这里开始吧。想象一下测量一个粒子的状态。在测量之前，我们对它一无所知。mdash就像黑暗房间里的黑猫。我们必须照亮它才能知道它在哪里。

但是如果猫比较弱，一开机就会被光打。然后，我们无法判断它是在飞还是被光击中了。所以我们必须调低光的能量，不要打扰我们的观察对象。

光的能量不是由其亮度决定的，而是由其频率决定的。

在可见光波段，表现为光的颜色:紫光比绿光能量高，绿光比红光能量高。

这可能是反直觉的，但是我们来想想x光胸透:胸透用的x光其实很弱，但是x光频率很高，比紫外线更厉害。每个光子的能量就是电离辐射的水平，足以引起健康问题。

回到正题，调低能量意味着降低光的频率。比如本来用紫光照射，就改成红光。这只脆弱的小黑猫不会受到太大的打击，我们会知道它最初的运动状态。

但改成红光后，又出现了新的问题:红光波长太长，超过了黑猫的体型，绕过了它。

或者说，即使发生反射，检测位置的取值范围也在一个波长之内，误差相当大。

所以，要么我们看不到黑猫在哪里，要么我们不知道黑猫的运动状态。

一个精度上去了，另一个精度就下来了，ldquo测不准原理rdquo也出现了。

这种解释虽然比较好理解，但是给大家的感觉是人类科技能力不够。如果我们找到一种新的方法，我们也许能够在不干扰被观察对象的情况下获得它的状态。

其实测不准原理说的是，不确定性是一个粒子的固有属性，无论你测不测，它的位置和动量都不能同时确定。

注意是ldquo不可能同时确定rdquo，而不是ldquo不能同时确定rdquo。

两个简单的推论和其他影响

曾经有人认为，如果我们可以测量所有粒子的状态，那么我们就可以根据一套物理定律推断出它们未来的状态，然后我们就可以知道世界未来的演化。这甚至包括我们的思想，因为思维的物质基础也是神经元的电脉冲。

但是，测不准原理直接否定了整个前提。粒子本身的状态是不确定的，再多的物理定律也没有任何用处。

量子力学的发展揭示了更多的事实，比如态本身不是ldquo不是黑就是白，只是我们不知道是黑是白。不确定性，发展到后来ldquo它既黑又白。只看很难给你一个黑白rdquo叠加态把科学决定论推到了死胡同。

热力学第三定律是从纯经典的角度:绝对零度不能达到。从测不准原理来说，也是一个直白的推论:所谓绝对零度，是指组成物质的分子原子被定位，不再移动。

这样就同时确定了每个粒子的位置和运动状态，违背了测不准原理，所以无法实现。

测不准原理的提出导致了更著名的事件，比如在索尔维会议上爱因斯坦和玻尔的争论，ldquo薛定谔的猫rdquo、EPR佯谬、爱因斯坦支持的贝尔不等式、贝尔不等式被证明为假。2022年诺贝尔物理学奖颁给了三位实验推翻贝尔不等式的科学家，这是这个系列的余波。

2022年诺贝尔物理学奖，用纠缠光子验证贝尔不等式。

物理热词的误区

量子力学揭示的物质世界的基础与宏观世界的表现如此不同，非常反直觉，因此受到了质疑和误解。这很正常。作为量子力学的奠基人，就连爱因斯坦和薛定谔也充满了怀疑。什么是毋庸置疑的？

然而，人们对爱因斯坦和薛定谔有很多误解。很多人认为他们反对量子力学。其实他们并不是反对量子力学本身，而是反对哥本哈根学派对量子现象的解释。也就是说，如何用宏观世界的语言解释量子力学研究中看到的现象。

就像上面的测不准原理，如果你解释ldquo测不准原理rdquo大家很容易接受，但是如果粒子本身是不确定的，就需要用数学来表示，宏观世界里没有具体的东西可以比较。

另一个误解是量子力学是ldquo这也不确定，那也不确定rdquo事实上，并非如此。即使测不准原理否定了精确测量粒子态的可能性，但粒子态的概率分布和演化过程可以通过薛定谔方程精确确定。有粒子的地方可能会有，不该有粒子的地方永远不会有。一点都不含糊，但是当你观察测量的时候，它会按照一定的概率分布随机给你一个结果。

因为量子力学非常反直觉，所以受到了包括爱因斯坦在内的物理学大神们的严厉审视，是有史以来受到最严厉审视的理论，但它不会错，它的预言已经被实验证实，而且ldquo这也不确定，那也不确定rdquo在我们的玩笑理论中不可能有任何预测。

举两个和我们生活相关的量子力学的例子:第一个是半导体理论。半导体能带的概念是量子力学的延伸。

如果量子力学不能成立或者不能做出准确的预言，那么半导体物理就不能成立，我们用来看这篇文章的手机和电脑就不会存在。

第二是阳光普照。爱因斯坦的质能方程只揭示了一个方面，而太阳的温度太低，达不到氢核聚变所需的温度。没有薛定谔方程揭示的隧道效应，太阳不可能发光。

或者说，即使达到了核聚变所需的温度，聚变反应也会是氢弹爆炸，整颗恒星会在瞬间被消灭，而不是现在的情况。既能反应，又能保证反应速率极低，产能像堆肥一样稳定。

还有一种误解，认为量子力学是ldquo这也是量子，那也是量子。一切都是一个一个给的，是一个不连续的数字世界，然后脑补ldquo我们都是程序，生活在一个庞大的操作系统rdquo。看似不连续的量子世界，实际上是由各种连续方程计算出来的，受到概率分布的波峰波谷约束。

很多媒体提到量子力学中的概念都喜欢用ldquo双缝实验有多恐怖？rdquoldquo子通信要实现了吗？rdquoldquo掌握量子纠缠，就能瞬间移动！rdquo这么震撼的标题。

我们要以平常心对待量子力学。微观世界是整个世界的物质基础，量子力学预言的范围也涵盖了宏观世界。我们不妨认为它的精彩表现才是这个世界应有的样子，然后反思一下:

ldquo为什么宏观世界如此难以用数学计算来比较如此自然的事物？rdquo

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