这篇文章的开始要从气体加热实验说起。光是粒子?不连续光谱。将气体用玻璃管加热后,散发出来的光穿过棱镜,会发现它的光谱与彩虹不同,是拥有一道道特定色彩的笔直光束,不会扩散。科学家玻尔对此给出了解释。他认为,原子中的结构和星系类似,电子有其特定的轨道。但与星系不同的是,电子在不同轨道间的运行像是幻影移形,像从一个轨道消失,又从另一个轨道出现。
而这种电子的跃迁会释放能量,它是不连续的,激发的色光因而也是不连续的。
电子是波?我们在高中物理时学过双缝干涉现象,它说明了光的波动性,我们把波想象成海浪,它可以分裂可以结合。而电子,也可以做这个实验。用一张图来简单回忆原理。玻恩:这些波并不是散开的粒子,这是概率波,电子本身是概率性的集合。波在各个地方的大小,代表着这里可能出现电子的概率。换言之,波最大的地方,不是说这里有更多的电子,而是电子最有可能出现在这里。而通过薛定谔方程,我们可以计算出这个概率。
上帝掷骰子吗?想象一下,我们的世界万物都由概率决定。我们的存在源于量子的偶然。爱因斯坦无法相信现实世界由概率决定。爱因斯坦说:上帝不掷骰子。玻尔反击道:不要告诉上帝怎么做。玻尔认为测量本身起着作用——粒子的不确定性直到测量那一刻,它有了一个确定性的位置。现实世界的本质就是模糊不定的。
量子纠缠现象在物理学中常用到量子的概念,指一个不可分割的基本个体。量子纠缠现象,简单的说,假若对于两个相互纠缠的粒子分别测量其物理性质,像位置、动量、自旋、偏振等,则会发现量子纠缠现象。例如,假设一个零自旋粒子衰变为两个以相反方向移动分离的粒子。对于其中一个粒子测量自旋,假若得到结果为上旋,则另外一个粒子的自旋必定为下旋,反之亦然。
量子计算机现有的计算机,是把高级语言编译成二进制编码进行运算,比特位由0、1构成。而量子位可以有很多种情况。以大谬走迷宫为例,每次只能试错一条路。但如果是量子计算机,大谬就可以成为很多个同时开始试错,大谬就可以很快走出迷宫。量子非常小,可以用很小的体积造出很高效的计算机。前景非常可观。