为什么科学家费曼会说,世界上没有人真的懂得量子力学？

热门回答：

因为我们至今都只能描述其现象。而无法了解其机制。连事物的成因都不明白。能说懂吗？而量子就是这么一群。我们还无法确定具体成因的事物。这就是费曼的原意。

首先。没人懂量子。

虽然1900年普朗克就提出了量子的概念。即一份一份传递的能量。但这样的描述仅仅是给量子的概念开了个头。随后1905年。爱因斯坦对光电效应做出了光量子（光子）的解释。开始了定性描述粒子与波的统一解释。而直到1916年。爱因斯坦才通过数学公式（p=mc=h/λ）明确建立了光子的定量分析。最后发展为量子的“波粒二象性”。

光子。作为量子的一个典型代表。就连发现它的爱因斯坦都明确表示。从未搞明白光子到底是什么。“波粒二象性”对于物理学家来说。更像一个拼凑的名词。实际上什么都没解释。

正因为如此。随后发展出来的量子力学也就是建立在谁都没有搞明白的量子概念之上的。纯粹建立在实验现象之上的量子力学。之所以没人明白。因为一直缺少一个清晰的物理图景。被视为正统的“哥本哈根解释”。对于爱因斯坦来说。不是一条清晰简洁的物理说明。而像是在为一个不完备的理论打补丁。

量子力学的正统“哥本哈根解释”：

1、玻恩的波函数概率解释：薛定谔波函数是一种概率波。只能描述在某位置找到某个粒子的概率。观察测量只是预测某一结果的概率。却不能预测一定会得到什么结果。

2、海森堡的不确定原理：有一些成对物理量。它们不可能同时被精准测定。一个越确定另一个必定越不确定。此消彼长。比如动量与位置（ΔxΔp≥h/4π ）。时间与能量（ΔEΔt≥h/4π）。

3、玻尔的互补原理：一些物理对象存在看似矛盾的多重属性。原则上不可能用同一种方法同时看见其多重属性。只能用不同是方法观察到它们不同的属性。

4、玻尔的对应原理：量子的各种规则虽然适用于微观尺度。但从规则中得出的结论不能违反宏观上的观察结果。而且宏观尺度上还是遵循经典物理学规则。也就是说。在大量子数极限的情况下。量子体系的运动趋向经典力学体系。量子物理定律和方程可以转化为经典物理定律及方程。

5、叠加态原理：如果A和B是一个粒子的两种状态。那么A+B也是这个粒子的第三种状态。并同时具有A\B的特征。

6、波函数坍缩：在一次测量与下一次测量之间。除了概率波函数以外。微观物体不存在。它只有各种可能的状态。只有进行了观察或测量。“可能”状态才坍缩为实际的“确定”状态。

其次。量子力学缺乏清晰图景。

“哥本哈根解释”这一长串的诠释。说它像一件华丽衣裳上面的“补丁”。一点不为过。但你不要还不行。少一块都会衣不蔽体。费曼正是因为清晰地认知了这一点。所以他一直试图建立一种清晰简单的量子图景。

虽然当时量子力学已经有了薛定谔的波动力学与海森堡的矩阵力学两大处理方式。费曼依然另辟蹊径。1942年创造出了路径积分理论。

然而。路径积分理论描绘的量子图景再次冲击了人们的传统认知。从出发点到终点。费曼宣称量子会同时通过所有可能的路径。就像一个量子在出发前会瞬间“探测”到它所有的路径。然后瞬间对所有路径的概率幅求和。最后决定它该以什么样的概率出现在什么地方。

费曼建立的这个反常识的图景。让人们对量子力学更加疑惑了。

虽然疑惑。但路径积分却很好用。创立夸克模型的盖尔曼就曾这样评价：“量子力学路径积分形式比一些传统形式更为基本。因为在许多领域它都能应用。而其他传统形式将不再适用。”

就连对量子力学一直很抵触的爱因斯坦也不得不服。当费曼的老师惠勒将这个理论拿给爱因斯坦看过后。爱因斯坦说到：“我还是不相信上帝会掷骰子……可也许我现在终于可以说是我错了。”

最后。细思极恐的费曼图。

在路径积分的研究中。费曼发明了一种用形象化的方法直观地处理各种量子相互作用的图——费曼图。费曼图只有两个坐标轴。代表空间的横坐标与代表时间的纵坐标。所以也叫时空图。

比如用费曼图来描述两个电子之间的相互作用。如下图。实线代表电子的路径。虚线代表光子的路径。

然而。后来物理学家发现在虚光子交换的过程中。必须要考虑真空涨落的现象。也就是说。在传递过程中。虚光子会转化为一对正负虚粒子对。然后正负虚粒子对再湮灭释放出虚光子。这样就有可能无限循环往复下去。用费曼图表示如下：

这让人们对于虚光子到底是怎么传播的又疑惑了。所以。量子是真不让人省心。当你越想了解它。它反而暴露出更令人吃惊的不确定性。

总结

当我们越深刻地去探寻自然。越彰显出我们的无知。自然一直按自己的方式存在着。至于我们能不能理解。那是人类的事。与自然无关。

这样的量子。谁还敢说他懂？谁懂。谁在装。

其他观点：

不只是费曼。玻尔。狄拉克这些量子力学的旗手都说过类似的话。量子力学就是这样奇妙。它可以完美的处理很多细节。奇妙的量子现象只有微小的尺度上才能得到验证。所以。我们以宏观直觉的角度去了解量子力学。必然会觉得量子理论有很多“荒谬性”。令人难以理解。但量子力学却偏偏能够成功的获得惊人的成就。

费曼当然是世上最懂量子力学的物理学家之一。他是上世纪处在爱因斯坦和霍金时期中间的明星科学家。他发明的费曼图是量子场论中最有力的工具。实用而直观。揭示我们所无法观察到的基本粒子世界的深层结构。但他是一个科学顽童。科学研究对他来讲。就是一场好玩的游戏。除了物理。他还会开密码锁。打鼓画画。费曼也是一个预言家。从纳米技术到量子计算机都是费曼的想法。

但目前人类对微观世界的研究手段毕竟还是有限的。量子力学目前还是迷雾重重。人们可以很好的利用量子力学的各种理论预言。量子力学也成为从生物。化学到宇宙各项学科的基础。目前从半导体到网络通讯也都是建立在量子力学的应用之上。

但量子力学的一些深刻内容。我们还不知道为什么会这样。它们本质到底是什么？例如量子纠缠的幽灵作用。例如量子测量的意识问题。在经典物理时代。人们可以采取因果性等常识思考。但到了量子时代。量子诠释否认存在着独立于观察之外的物理实在世界。即使是费曼。爱因斯坦这些天才的科学家也只能以最谦虚的态度来讲。世界上没有人懂得量子力学。

其他观点：

物理学家费曼

费曼是20世纪最杰出的物理学家之一。参与了曼哈顿计划。（也就是美国原子弹的研制）同时。也获得了诺贝尔物理学奖。而他主要成就是集中在量子力学中。他曾经给大学本科生授课。这门课程的内容后来被整理成书。这本书就叫做《费曼物理学讲义》。是如今最畅销的大学物理学教材。

作为20世纪在量子力学领域的大牛。为什么费曼会说出：世界上没有人懂得量子力学？

世界上真的没有人懂得量子力学？

其实。有类似的想法的不止费曼一个物理学家。有很多物理学家说过。比如：量子力学的奠基人。哥本哈根学派的领袖波尔就曾说过：

如果有人不对量子力学感到困惑。那只能说明他不懂量子力学。

这么多量子力学领域的专家都有类似的表达。那这当中一定有一些猫腻。

之所以他们有这样的困惑。本质上是因为量子力学其实是描述微观世界的物理学现象的理论。他们并非对理论感到困惑。而是对于微观世界的离奇现象感到困惑。

那微观世界到底存在什么样的离奇现象呢？

在物理学史上有一个堪称离奇。诡异甚至是恐怖的实验。这个实验叫做：双缝干涉实验。

由于篇幅关系。我们在这里就不具体讲这个实验到底是咋回事了。我们就说说这个实验另科学家十分困惑的地方是什么。简单来说就是：这个实验有观测者和没有观测者最终得到的实验结果是不同的。

具体来说是这样的。在这个实验中。光子或者电子通过双缝之后会在屏幕上成像。如果什么都不管不顾。就会出现干涉条纹。

但是如果你在实验装置上加一个探测器。观测电子或者光子是如何通过双缝时。就会出现完全不同的实验结果。是不是神奇？一开始科学家还不信。经过多次反复的实验。这个结果始终就是这样的。也就是说。一个普普通通的物理学实验。最终把观测者卷入到其中。你说诡不诡异？

上帝不掷骰子

无论实验是什么样子。对于理论物理学家来说就是要用理论对其进行描述。在上世纪20年代前后。海森堡提出了矩阵力学来描述。薛定谔提出了薛定谔的波动方程来描述。后来。狄拉克从数学上证明了两者是等价的。实际上。到了海森堡。薛定谔和狄拉克已经是第三代量子力学的科学家。在之前此。第一代是普朗克。爱因斯坦；第二代是波尔。索末菲。波恩；除此之外还有泡利。德布罗意等人。

这帮人不光是在研究理论。他们还吵了起来。分成了两派。一派是波尔领衔的哥本哈根学派。主力干将就有海森堡。泡利等人。另一派来头也很大。爱因斯坦领衔。主力干将有薛定谔。德布罗意等人。

他们到底在争啥呢？

说白了。他们就是在争“这个不确定性”。海森堡提出了不确定性原理。描述了微观世界的物理现象。他认为。我们没办法同时测量到微观粒子的位置和动量的信息。测了一个。另一个就不准了。那这个该如何理解呢？

我们来举个例子。就拿氢原子模型来说。我们传统意义上认为电子是绕着原子核在转的。这类似于地球绕着太阳转。

但海森堡认为。所谓的“轨道”其实是假想出来的。并不存在。还不够存粹。他基于当时的实验现象。提出不确定性原理。用这理论来描述电子的运动。具体来说。就是利用“概率”来描述。电子可以出现在下面任意的位置。只不过每个位置的概率不同。因此。可以用电子云来描述。

这种“不确定性”是爱因斯坦无法解释的。他曾经在和波尔的论战中就说到：上帝不掷骰子。

而波尔反击道：爱因斯坦不要指挥上帝如何做。

反对派的主力干将薛定谔更是提出了一个思想实验：薛定谔的猫。

用猫的既死又活的叠加态来讽刺哥本哈根学派。

无论是爱因斯坦。还是薛定谔都认为量子力学所描述的微观世界是不够完备的。他们其实都在试图证明量子力学的不完备性。爱因斯坦认为。存在着一个最终极的可观的真理。而不是像量子力学所描述的“不确定性”。而爱因斯坦的整个后半生。基本上都在试图证明量子力学的不完备性和试图提出终极理论。但他都没有做成。随着后续的实验。最终的结果都偏向于波尔所领衔的量子力学哥本哈根学派的观点。

实际上。我们无法理解量子力学的一个很重大的原因是我们无法换位思考。微观世界的物理学现象和我们所处的宏观低速的世界实在太不同了。这其实和我们无法理解相对论是一回事。我们所处的是低速和弱引力场的世界。而相对论描述的确实大尺度。高速。强引力场的世界。这种时空的巨大差异。导致我们无法理解。所以。说白了。这是尺度造成的。

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