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為了能夠簡單直接的解釋量子力學的概念,我們先談談普通人的日常經歷。在我們的常識認知中,客觀物體必然有確定的空間位置。這種存在是客觀的,是獨立於人的意誌之外的。例如,我有一本書現在在書架上,或者我的書不在書架上,他們一定是其中之一。那麼這本書可以在書架上又不在書架上嗎?現實中應該是不太會出現的,但在量子力學裡可以,它的確是可以在書架上也可以不在書架上的!在量子力學中如果你想知道你的書是否不在那裡,你就必須對書採取觀察動作。但一旦你觀察到,書的存在狀態狀態就坍縮了,它突然從原來在書架上又不在書架上的疊加的狀態變成了在書架上唯一的狀態。

所以量子力學的奇怪之處在於,如果你不看它,它處於疊加態,也就是說,一個電子在A點,又不在A點,一旦你看它,它就會坍縮,它實際上只出現在A點或B點,只有一個。

然後有人會說:這是詭辯啊,你怎麼知道一個電子當不觀察它的時候,它是在A點而又不在A點?有真實的證據來證明這個結論嗎?但其實這個看似詭異的不可能的結論竟然是許多實驗在量子力學發展中證實的。

最著名的的實驗就是所謂的薛定諤的貓了,如果我們把一隻貓關在一個密封的盒子裡,用槍射它,槍的扳機是由原子衰變拉動的,那麼我們就不知道貓是活的還是死的,因為原子衰變是一個隨機事件。在量子力學中,我們稱貓的狀態為死亡和生存的疊加。這個也許還是不好理解的,而且也不容易被證實,那麼下面這個單電子的雙縫干涉實驗就能比較直觀的說明態疊加原理和坍縮了。

當我們做單電子的雙縫干涉實驗時,干涉條紋會留在兩個縫上。但一旦我們用特殊儀器觀察電子,干涉條紋就消失了。對此的解釋如下:當我們不觀察時,電子是波動的,因此它們可以分散並留下條紋;一旦我們觀察行為發生,就有光子撞擊電子,電子有一個確定的位置,顯示出特殊性,並且可以在不干擾兩個狹縫的情況下以直線傳播。在沒有觀察的情況下,由於電子沒有確定的位置,電子處於各種位置的疊加狀態,人類的觀察使電子脫離疊加狀態。

量子力學認為微觀物體的運動和狀態是隨機不確定的,正是這種不確定性導致了單個微觀物體的態疊加和坍縮原理。如果把它擴展到宏觀世界,各種不確定的事物,如骰子、猶豫的人、風暴的方向,都可以看作是疊加態。在平行宇宙理論中,疊加態的物質可以被分裂,不同的宇宙中會出現不同的狀態。所以該原理實際上表面了對微觀物體的獨立觀測是無意義的,並不能真正揭示該微觀物體的運行規律。

所以,對微觀物體的觀測就引入了群體性觀測,而這種觀測又展現出了更詭異的現象——量子糾纏!