第1章 詭祕之主
現在有誰不是量子力學的愛好者呢？人人都知道量子力學講究不確定性，所謂「遇事不決，量子力學」。人們都愛把「量子」放入公司和品牌的名稱當中，所以有了「量子基金」、「量子波動速讀」，乃至「量子推拿」。
你可能已經聽過不少版本的量子力學講解，有側重計算的學院版、講故事的歷史版、可愛的卡通版，還有霸道總裁假裝學過版。量子力學已經是一種文化，每個人都可以有自己的體驗角度。
我要說的，是最原本的角度。
詭祕。
這是一個被我們之中最聰明的頭腦探索了一百年的祕密。聽說它的冰山一角，你就足以動容；稍微了解，你就會為之痴迷；深入鑽研進去，你可能會陷入絕望，乃至瘋狂。
量子力學是關於我們生活的這個世界的本原的祕密。愛因斯坦（Albert Einstein）、波耳（Niels Bohr）、薛丁格（Erwin Schrödinger）、海森堡（Werner Heisenberg）、狄拉克（Paul Dirac）、包立（Wolfgang Pauli）、德布羅意（Louis de Broglie）、費曼（Richard P. Feynman）……二十世紀物理學裡最耀眼的英雄，都是因為在量子力學中建功立業而留下姓名。
一開始，物理學家只是問了一些非常基本的問題：世界上的各種東西都是由什麼組成的？如果原子是最小的單位，那為什麼這個原子和那個原子的化學性質如此不同呢？原子還能再分解成別的東西嗎？光，到底是什麼？這些問題幾千年前就有人問，只不過直到一百年前，我們才有了足夠的技術和數學工具去真正探索它們。
結果這一探索，物理學家發現，微觀世界的東西和宏觀世界完全不同，它們似乎在遵循某些非常怪異的規則。
比如說，如果把你限制在一個各個面都是牆的房間裡，你想要出來就必須在牆上打個洞，對吧？那你是否會想到，中國有個「勞山道士」的故事，說有一種叫「穿牆術」的法術，可以讓人直接穿牆而過，既不破壞牆，也不傷害人？
在微觀世界裡，實施這個法術是常規操作。把一個電子限制在位能比它自身能量高的區域內，這個電子有一定的機率能穿「牆」而出。那既然電子可以，質子當然也可以，原子也可以……一直到由原子組成的人，在原則上，其實也可以──只不過你能成功穿牆的機率非常非常小而已。
這還不算什麼。日常世界裡的你，在任何一個特定時刻，都只能出現在一個特定的地方，對吧？比如你此時此刻不能既在北京又在哈爾濱。但是在微觀世界裡，電子可以同時出現在所有的地方──它不但能「既在這裡，又在那裡」，而且能同時沿著好幾條不同的路線前進。
日常世界的桌子上不會突然憑空冒出一個蘋果和一個橘子來，你想要水果得自己出去買。但是在微觀世界裡，真空當中可以突然憑空冒出一個電子和一個正電子來，只不過你幾乎不可能抓住它們而已。
微觀的世界，充滿詭祕。
那你可能說，這幫物理學家為什麼非得琢磨這些怪異的東西？難道老老實實地研究我們日常的世界還不夠嗎？
這些怪異行為不是物理學家幻想出來的，它們都是實驗和邏輯推理的結果。為了解釋日常世界的「正常」，你只能接受微觀世界的「不正常」。換一個視角，也許應該說微觀世界的那些怪異行為才是正常的；而我們在日常生活裡的感知，都是大尺度帶來的錯覺。
哪有什麼歲月靜好，不過是微觀的粒子們在替你詭祕前行。
在對微觀世界的詭祕進行探索的過程中，物理學操縱日常世界的能力也愈來愈強。就像修仙小說的主人翁一邊更新世界觀，一邊掌握新法術一樣，認知升級決定了能力升級。
量子力學帶給我們的回報，遠遠超出了所有人的想像。我們終於明白了原子到底是怎麼一回事，能精確推演日常世界的大部分自然現象；我們揭開了原子核的祕密，製造了原子彈，建造了核電廠；我們深入理解了固態物理學，發明了半導體和電腦晶片；我們能精確測量，甚至能操縱單個原子；我們能解釋遠在天邊的白矮星是怎麼一回事……量子力學是這個世界的底層邏輯，哺育了幾乎所有的現代先進科技。
然而物理學的英雄們仍然沒找到量子力學的最終答案。我們可以接受微觀世界的各種行為，但要說規則就是這樣了，那似乎有點不合邏輯。
比如說，一個電子從「同時出現在所有地方」，到「恰好在這裡被人們找到」，完全是一瞬間的事情，甚至可以說根本就不需要時間──那這一瞬間到底發生了什麼呢？什麼樣的事情，可以不花費時間就發生改變呢？
再進一步，這個電子最終在哪裡被找到，居然是完全隨機的。世界上怎麼能有完全隨機的事情呢？為什麼是在這裡而不是在那裡，總得有點原因吧？
有些人──比如愛因斯坦──就懷疑，量子世界種種詭祕的背後，必定還有一個隱藏得更深的，詭祕之主。
愛因斯坦死不瞑目，可是當時已經沒有多少人願意聽他說話了。
在早期的熱鬧後，曾有三十年之久，絕大多數物理學家都認為，繼續探索量子力學的祕密是徒勞的，應該專注在計算和應用上，畢竟現有的量子理論已經夠用了。那些年裡，物理學家「上天入地」，幾乎把人們能想到和想不到的所有自然法則都研究明白了，量子力學只是他們的計算工具而已。
量子力學的應用無處不在，但是人們對量子力學祕密的探索，沉寂了。
好在我們生得晚，還有機會看到這場探索的後續。從二十世紀六、七○年代開始，又有人提出了新的假說，繼續探索那個詭祕之主。新技術允許物理學家做各種巧奪天工的實驗。對這個祕密的探索，現在是一個非常活躍的研究領域。
而物理學家走得更遠、更深之後，詭祕之感不但沒有減弱，反而還加重了。
……（節錄）怎麼解釋這些現象？量子力學背後的詭祕到底是什麼？現在物理學家提出了幾個猜想，一個比一個離奇。
探索仍然在進行之中，沒有人知道最終的答案。但是我們可以肯定，真實世界絕對不是人們平常感知的樣子，而你有權知道真相。現在我站在幾代物理學家的肩膀上，向你彙報我們對這個祕密的探索經過和最新理解。
學習量子力學能給你一個脫離平庸生活、體驗詭祕的視角。我們的解讀不是低幼版也不是簡化版，不胡亂打比方，我將從最基本的概念講起，帶給你量子力學的純正趣味；我承諾不使用中學生水準以上的數學，主要用「物理直覺」說話，但我希望你能在學習過程中積極思考，學一點思辨的技巧；我要講一個探索的故事，你會看到物理學家們是如何一步步刺探未知的，你會學到他們常用的幾個心法。
現在有誰不是量子力學的愛好者呢？人人都知道量子力學講究不確定性，所謂「遇事不決，量子力學」。人們都愛把「量子」放入公司和品牌的名稱當中，所以有了「量子基金」、「量子波動速讀」，乃至「量子推拿」。
你可能已經聽過不少版本的量子力學講解，有側重計算的學院版、講故事的歷史版、可愛的卡通版，還有霸道總裁假裝學過版。量子力學已經是一種文化，每個人都可以有自己的體驗角度。
我要說的，是最原本的角度。
詭祕。
這是一個被我們之中最聰明的頭腦探索了一百年的祕密。聽說它的冰山一角，你就足以動容；稍微了解，你就會為之痴迷；深入鑽研進去，你可能會陷入絕望，乃至瘋狂。
量子力學是關於我們生活的這個世界的本原的祕密。愛因斯坦（Albert Einstein）、波耳（Niels Bohr）、薛丁格（Erwin Schrödinger）、海森堡（Werner Heisenberg）、狄拉克（Paul Dirac）、包立（Wolfgang Pauli）、德布羅意（Louis de Broglie）、費曼（Richard P. Feynman）……二十世紀物理學裡最耀眼的英雄，都是因為在量子力學中建功立業而留下姓名。
一開始，物理學家只是問了一些非常基本的問題：世界上的各種東西都是由什麼組成的？如果原子是最小的單位，那為什麼這個原子和那個原子的化學性質如此不同呢？原子還能再分解成別的東西嗎？光，到底是什麼？這些問題幾千年前就有人問，只不過直到一百年前，我們才有了足夠的技術和數學工具去真正探索它們。
結果這一探索，物理學家發現，微觀世界的東西和宏觀世界完全不同，它們似乎在遵循某些非常怪異的規則。
比如說，如果把你限制在一個各個面都是牆的房間裡，你想要出來就必須在牆上打個洞，對吧？那你是否會想到，中國有個「勞山道士」的故事，說有一種叫「穿牆術」的法術，可以讓人直接穿牆而過，既不破壞牆，也不傷害人？
在微觀世界裡，實施這個法術是常規操作。把一個電子限制在位能比它自身能量高的區域內，這個電子有一定的機率能穿「牆」而出。那既然電子可以，質子當然也可以，原子也可以……一直到由原子組成的人，在原則上，其實也可以──只不過你能成功穿牆的機率非常非常小而已。
這還不算什麼。日常世界裡的你，在任何一個特定時刻，都只能出現在一個特定的地方，對吧？比如你此時此刻不能既在北京又在哈爾濱。但是在微觀世界裡，電子可以同時出現在所有的地方──它不但能「既在這裡，又在那裡」，而且能同時沿著好幾條不同的路線前進。
日常世界的桌子上不會突然憑空冒出一個蘋果和一個橘子來，你想要水果得自己出去買。但是在微觀世界裡，真空當中可以突然憑空冒出一個電子和一個正電子來，只不過你幾乎不可能抓住它們而已。
微觀的世界，充滿詭祕。
那你可能說，這幫物理學家為什麼非得琢磨這些怪異的東西？難道老老實實地研究我們日常的世界還不夠嗎？
這些怪異行為不是物理學家幻想出來的，它們都是實驗和邏輯推理的結果。為了解釋日常世界的「正常」，你只能接受微觀世界的「不正常」。換一個視角，也許應該說微觀世界的那些怪異行為才是正常的；而我們在日常生活裡的感知，都是大尺度帶來的錯覺。
哪有什麼歲月靜好，不過是微觀的粒子們在替你詭祕前行。
在對微觀世界的詭祕進行探索的過程中，物理學操縱日常世界的能力也愈來愈強。就像修仙小說的主人翁一邊更新世界觀，一邊掌握新法術一樣，認知升級決定了能力升級。
量子力學帶給我們的回報，遠遠超出了所有人的想像。我們終於明白了原子到底是怎麼一回事，能精確推演日常世界的大部分自然現象；我們揭開了原子核的祕密，製造了原子彈，建造了核電廠；我們深入理解了固態物理學，發明了半導體和電腦晶片；我們能精確測量，甚至能操縱單個原子；我們能解釋遠在天邊的白矮星是怎麼一回事……量子力學是這個世界的底層邏輯，哺育了幾乎所有的現代先進科技。
然而物理學的英雄們仍然沒找到量子力學的最終答案。我們可以接受微觀世界的各種行為，但要說規則就是這樣了，那似乎有點不合邏輯。
比如說，一個電子從「同時出現在所有地方」，到「恰好在這裡被人們找到」，完全是一瞬間的事情，甚至可以說根本就不需要時間──那這一瞬間到底發生了什麼呢？什麼樣的事情，可以不花費時間就發生改變呢？
再進一步，這個電子最終在哪裡被找到，居然是完全隨機的。世界上怎麼能有完全隨機的事情呢？為什麼是在這裡而不是在那裡，總得有點原因吧？
有些人──比如愛因斯坦──就懷疑，量子世界種種詭祕的背後，必定還有一個隱藏得更深的，詭祕之主。
愛因斯坦死不瞑目，可是當時已經沒有多少人願意聽他說話了。
在早期的熱鬧後，曾有三十年之久，絕大多數物理學家都認為，繼續探索量子力學的祕密是徒勞的，應該專注在計算和應用上，畢竟現有的量子理論已經夠用了。那些年裡，物理學家「上天入地」，幾乎把人們能想到和想不到的所有自然法則都研究明白了，量子力學只是他們的計算工具而已。
量子力學的應用無處不在，但是人們對量子力學祕密的探索，沉寂了。
好在我們生得晚，還有機會看到這場探索的後續。從二十世紀六、七○年代開始，又有人提出了新的假說，繼續探索那個詭祕之主。新技術允許物理學家做各種巧奪天工的實驗。對這個祕密的探索，現在是一個非常活躍的研究領域。
而物理學家走得更遠、更深之後，詭祕之感不但沒有減弱，反而還加重了。
……（節錄）怎麼解釋這些現象？量子力學背後的詭祕到底是什麼？現在物理學家提出了幾個猜想，一個比一個離奇。
探索仍然在進行之中，沒有人知道最終的答案。但是我們可以肯定，真實世界絕對不是人們平常感知的樣子，而你有權知道真相。現在我站在幾代物理學家的肩膀上，向你彙報我們對這個祕密的探索經過和最新理解。
學習量子力學能給你一個脫離平庸生活、體驗詭祕的視角。我們的解讀不是低幼版也不是簡化版，不胡亂打比方，我將從最基本的概念講起，帶給你量子力學的純正趣味；我承諾不使用中學生水準以上的數學，主要用「物理直覺」說話，但我希望你能在學習過程中積極思考，學一點思辨的技巧；我要講一個探索的故事，你會看到物理學家們是如何一步步刺探未知的，你會學到他們常用的幾個心法。
