按语：前面通过介绍亚微观系统，引出了量子的概念（亚微观世界与量子，亚微观系统及其应用科普），把量子的概念吃透、还可以讲给其他朋友时，就能够继续了解量子纠缠等现象了。

  这篇文章继续讨论量子的基本概念；深入理解量子的离散性；通过光量子（简称光子）的双重身份（即波粒二象性），点明我们应该用不同于观看宏观世界的视角来理解量子世界；通过不确定性，点明量子世界是自然的本性；然后，简单讲一下为什么量子效应在宏观世界看不到；最后列出量子与我们日常生活的关联，指出当前了解量子世界的重要性。

  想象一下，我们站在火车站台上，看着一列高铁疾驰而过。从站台看，高铁只是一个呼啸而过的模糊影子，我们只可以判断它的快慢和颜色。但如果我们想了解乘客们在车厢里做什么——有人在读书，有人在聊天，有人在睡觉——我们就不能站在站台上看了。我们一定要跳上列车，和它保持相同的速度前进。

  量子世界就像那列高铁，而我们日常生活的宏观世界就像火车站台。要理解量子现象，我们一定要“跳上”那个亚微观尺度的高速列车，用完全不同的视角观察世界。

  首先，让我们针对宏观世界的运行规律确认一个共识：我们平时看到的一切——桌子、苹果、山脉、星星等等——都属于宏观世界。在这个尺度上，牛顿的经典物理学可以解释一切。比如，一个球，它被抛出去后，会沿抛物线落下；又比如，一根弹簧，它被拉伸后，撤掉拉力，它就会弹回。这两个例子中，能量似乎是平滑连续的。

  但如果我们像科学家使用显微镜那样，把视线不断放大，放大，再放大，最终会进入一个完全不同的领域——亚微观世界。在这里，事物的行为开始变得“奇怪”。这不是因为它们真的奇怪，而是因我们习惯了从“火车站台”看世界，而现在我们第一次跳上了“高速列车”。

  在宏观世界中，能量似乎是连续变化的。就像一个水龙头，你可以让水流细如发丝，也可以让它汹涌如注，但似乎总能找到中间状态。然而在量子世界中，能量有一个最小的、不可分割的单位——量子。

  让我们打个比方：如果一杯水的能量是一栋摩天大楼，那么一个量子能量就等于这栋楼里的一粒沙子。换个比方，用数字照片来比喻能量的宏观世界，那么量子就是能量世界的基本“像素”，就像数字照片由一个个微小的像素点组成，尽管肉眼看起来连续，但在最基础的层面上，它是由离散的点构成的。

  这种离散性解释了为什么某些物理现象会以特定方式发生。比如，为什么原子只能吸收或发射特定颜色的光？因为能量是一份一份的，原子只能吸收或释放整份的能量，不能要“半份”或“四分之一份”。就像你无法买“半张电影票”一样。

  当我们从“火车站台”（宏观视角）观察量子世界时，最令人困惑的现象之一是“波粒二象性”。在量子领域，电子、光子等亚微观实体既表现出类似粒子的行为，又表现出类似波的行为。具体展现哪一种属性，取决于我们设计何种实验去探测它们。

  就像我们通过一扇百叶窗看外面的世界。如果把眼睛贴近缝隙，会看到一个个独立的光点（粒子性）；如果退后几步，会看到连续的光带（波动性）。光本身没改变，改变的是我们的观察方式。

  量子世界也是如此。当我们用探测位置的装置去测量时，量子实体表现为粒子；用探测干涉的装置去测量时，它们又表现为波。这并不是说它们“有时是粒子，有时是波”。粒子性和波动性是同一实体潜藏的两种可能性，在特定的实验语境下才转化为我们可测量的现象。

  在宏观世界中，如果我们想知道一辆汽车的状态，可以同时精准测量它的位置和速度。但在量子世界中，有一个基本事实：你无法同时精确知道一个量子实体的位置和速度。这就是著名的海森堡不确定性原理。

  我们可以试着用相机拍摄一只飞鸟来理解。如果我们最终选择极高的快门速度来抓拍，你能得到一张极其清晰、瞬间定格的照片。你可以精确指出照片中鸟的位置。但代价是，这张完全静止的画面让你无从判断它飞得到底有多快、方向如何——它的速度信息丢失了。

  反之，若选择长曝光（慢门），照片中会留下一条流畅的运动轨迹。从这条光带的形态中，能清楚地分析出鸟的飞行速度和方向。但在这整条光带中，无法说出曝光开始后某一时刻，这只鸟的精确位置在哪里，它的瞬间位置信息变得模糊了。

  这不是相机或技术的缺陷，而是“瞬间定位”与“运动追踪”这两种信息获取模式之间根本性的权衡。在量子世界里，每一个微观粒子都内在且永恒地面临着这种权衡。

  海森堡不确定性原理正是这种根本性权衡的自然法则。它告诉我们，在亚微观尺度上，自然本身是以一种“模糊”的方式存在的，这种模糊不是缺陷，而是物质波动性的本质体现。它划定了一个边界，在这个边界之内，我们关于“瞬间”与“运动”的经典直观彻底失效，我们一定要用适用于量子世界的相关概念和理论来描述实在。

  回到我们的高铁比喻：当高铁以300公里/小时的速度行驶时，乘客仍旧能在车厢里平稳行走，仿佛在静止的房间里一样。这是因为乘客和列车一起运动，相对速度很小。同样，量子效应在单个原子、分子尺度上很明显，但当数十亿个量子实体聚集在一起形成宏观物体时，它们的奇特行为相互“平均化”，最终表现为我们熟悉的经典行为。

  就像一场音乐会：如果你只听一个乐手练习，可能会听到刺耳的音符和停顿（量子世界的不连续性）；但当整个交响乐团一起演奏时，这一些细节融合成流畅的音乐（宏观世界的连续性）。

  量子从提出到发展至今的100多年中，它不单单是科学研究的对象，其概念与相关理论也早已融入我们日常生活相关的现代科技，简单罗列如下（其中括号内名词可无视、忽略）：

  诺贝尔物理学奖获得者理查德·费曼曾经说过：“我想我可以有把握地说，没有人真正理解量子力学。” 尽管如此，量子与我们的日常生活已经紧密关联。我们不难发现量子，并非做一种物理研究，而在于了解其背后的根本原理，至少我们要认识到，量子及其物理规律是我们大自然的一部分。这关乎我们如何认识自然界那些无形的法则，以及这些法则是如何塑造着我们可见的世界。随着科学技术日益融入日常生活，量子原理正以前所未有的方式重塑着我们的普遍体验。返回搜狐，查看更加多

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