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量子力学就像是研究"超级无敌小"东西的魔法书!我们平时看到的球、桌子、人,都有自己的规则,比如你扔一个球,它会掉下来。但是,世界上还有比灰尘小一百万倍、一千万倍的超级小东西,比如组成所有东西的"积木"——原子,还有原子里面更小的"小豆子"——电子、质子等等。
量子力学有四个奇怪的规则。第一,它们像乐高积木一样,能量是一份一份的,光的能量不是随便多少都行,而是一小份一小份的,就像你买糖果只能买一包一包的,不能只买半颗。第二,它们有时候像小球,有时候像水波,一个小电子,有时候像一个小小弹珠,有固定的位置;有时候又像水面的波纹一样散开,没有固定的位置。第三,你不能同时知道它的一切,比如,你很难同时非常准确地知道一个小东西在哪里,又非常准确地知道它跑得有多快。第四,它可能同时在好几个地方,直到你去看它,想象一个硬币在空中转,在它落地之前,它好像同时是正面又是反面,直到它落下来你才能确定是哪一面。
量子力学帮助我们发明了很多厉害的东西!首先是电脑和手机中的芯片,芯片里的晶体管越来越小,已经小到需要考虑量子效应的程度。第二是激光技术,激光是基于量子力学中的受激辐射原理发明的,现在用于手术、切割材料、条形码扫描等。第三是核磁共振,医院里的大机器,利用量子自旋的原理来看清你身体里的情况,不用开刀就能发现问题。第四是量子计算机,利用量子叠加态和纠缠效应,可以比普通电脑快很多很多倍。量子力学虽然很奇怪,但它帮助我们理解世界,也让我们的生活更便利!