在經典物理統治世界的時期(大概100多年前),世界基本由牛頓方程+麥克斯韋方程搞定,如果涉及到一點微觀解釋的話,加上經典統計力學就行。這兩組方程都是與正常人類的認知相符的,比如:
1)力越大,加速度越大。
2)變化的電場感應出變化的磁場,然後變化的磁場又感應出變化的電場,如此往複。
對1的理解簡直可以說是太easy了,而對2的理解乍一看也很符合直覺,但其實往深一點想,就會出現一些反直覺的東西。
比如,電場和磁場靠相互感應就能一直持續傳播,不需要傳播介質!也就是電磁波可以在真空中傳播。
再比如,這個傳播速度算出來竟然等於一個完全由真空介電常數和磁導率決定的數值,竟然跟參考系的選擇沒什麼關係!
後者進一步導致了狹義相對論的提出,居然說任何物體的速度都不能超過光速。至此還不到量子力學出場,僅是狹義相對論就已經使得世界變得遠比人的想像要離奇了。
而量子力學是一門基於對實驗結果的解釋產生的學科。現在基本上隨便一本量子力學書裏都會提到,100多年前無法用經典力學搞定的三個實驗現象:黑體輻射,光電效應,原子光譜。量子力學最早就是嘗試解釋這些新現象而提出的一套新方法,這個過程當然比較複雜,有興趣可以參見《量子力學史話》。重點是這套新的方法引出了以下幾個超級反直覺的東西(這裡採用哥本哈根解釋):
1)波恩的概率解釋
2)測量導致塌縮
3)測不準原理
4)波粒二象性
5)薛定諤的貓
6)量子糾纏
當然還有更多更專業的非經典現象,但是大家聽得比較多的主要是這幾個。
對於1,直接挑戰了人們的決定論世界觀。竟然認為世界的本質是由一堆概率決定的,這怎麼看怎麼像是騙紙。。
對於2,間接挑戰了唯物論,測量到底是啥意思?為什麼你看或者不看結果會不一樣?是隻有人的測量纔算測量還是機器的測量也算?貓的測量呢?難道是意識導致的塌縮?這怎麼看怎麼像是騙紙。。
對於3,直接就是反直覺的,只要我的尺子刻度足夠小,顯微鏡放大鏡倍數足夠大,怎麼就測不準了?為啥我測位置的精度會影響到測動量的精度?這兩個東西有毛關係啊?這怎麼看怎麼像是騙紙。。
對於4,直接挑戰了人們對物質基本構成的認識。到底微觀粒子是實實在在的粒子,還是一堆波?居然說粒子和波是同一個物質的兩種形態,那我們都是粒子組成的,豈不是我們也是一堆波?這怎麼看怎麼像是騙紙。。
對於5,太殘忍了,居然說這隻可憐的貓貓又是死又是活的,人家到底是死是活啊,貓貓太慘了。這怎麼看怎麼像是騙紙。。
對於6,更加離譜了,居然說兩個東西一旦配過對就一直處於彼此糾纏的狀態,離得再遠也能互相感應?這麼神奇?我好不容易接受了任何東西都不能超過光速,現在告訴我它們不管離多遠都能瞬間感應到對方的變化?它們是怎麼瞬間通知對方的?這怎麼看怎麼像是騙紙。。
如果拋棄哥本哈根解釋,甚至會出現更離奇的東西,比如
平行世界。。
所以說,量子力學使世界變得遠比人的想像更離奇啊。
說說我認為量子理論與經典理論的區別吧。
我想用一張很簡單的坐標圖來表示(我覺著我闡述不清楚)。