量子力学的迷人之处在哪里？
从来没觉得量子力学是迷人的，至少作为我们这些建立在物质基础上的医学人员来说，量子力学就是一个充满着矛盾的理论。
量子物理学（量子力学是其中的重要部分）是支配宇宙最小组成（例如基本粒子、原子和分子）行为的定律，被认为是一门艰巨的课题，是复杂的数学和科学理论以复杂的路径交织而成的体系。习惯了传统物理学思维的人会发现在量子力学的世界当中大量经典的原理似乎不再适用，新的原理又似乎诡异地令人难以置信，例如：在量子世界中，事物可以同时存在于两个地方，甚至……它们可以同时成为两个不同的东西？这种神奇的反经验的现象就是量子力学迷人的地方。
其实，包括爱因斯坦在内的许多非常有名望的科学家们也曾有类似的困惑，并竭尽全力地做了很多尝试来证明这些奇怪的新理论是错误的。然而，他们的尝试都失败了，而这些尝试反而从反面，以一种违反传统直觉的方式，强化了量子物理学的现实性。这应该不是坏事——自然正以最精妙和隐晦的方式向我们透露这个世界的真相，这种方式难道不迷人吗？
量子理论的诞生过程很迷人那么，我们应该如何理解这些奇怪的新理论？是什么真正使量子物理学如此与众不同，如此奇特，如此有前途呢？
首先，让我们回到1900年，回顾物理学家马克思·普朗克的工作，是他率先揭开了神秘量子世界的帷幕。
那一年，普朗克陷入了一个棘手的物理问题中，即如何解释高温物体发出的光的辐射。当时，存在着两个相互矛盾的定律，实际上这两个定律都不对。
在电磁频谱上可见光的两端之一是波长较长，频率较低的红外线，而另一端是波长较短且频率较高的紫外线。维恩定律，可以准确地预测紫外线的实验结果，但是当涉及到红外线时，它就崩溃了。
瑞利-吉恩斯定律涵盖了红外线，但不适用于紫外线。
因此，普朗克需要的是一种能够正确地同时适用于频谱两端的定律。而普朗克用来解决这个问题的技巧对于量子物理学的诞生至关重要，虽然他并没有意识到自己发现了量子现象。
后来被普朗克称为“快乐猜测”的这个技巧很简单但令人不安，因为必须假设辐射能可以被分割为小份或颗粒，上述问题才能得到完美的解释。而根据物理学家当时的所知，这种说法是很荒唐的，因为光被理解为波，它是连续的能量形式，理论上不存在可以允许如今被称为光子的概念存在。但普朗克认为可以人为地假设光同时是波和粒子，尽管这种假设并非普朗克的本意（他只是想利用了一点点数学技巧来解决问题），但这种假设使得物理学世界发生了翻天覆地的变化——一次“无心插柳”的“柳成荫”。这是多么迷人的“顺其自然”，或者说是自然悄悄地在起作用？
既是波又是粒子这种双重性很迷人现在我们了解到，不仅仅是光，还有宇宙的所有基本组成单元都具有这种双重性质以及量子世界的其他性质。
再进一步，带正电的质子和电中性的中子一起构成原子核，加上核外带负电荷的电子，这些质子、中子、电子、原子都是实心的粒子或颗粒吗？
不，粒子只是一种方便的想象。实际上，没有任何证据证明这些基本粒子的真实形状是什么样的。事实证明，光、电子、原子、甚至分子都不是简单的波或粒子。说道这里，你从小被科普的世界观是不是崩塌了呢？
量子纠缠很迷人当谈到奇怪的量子性质时，这种波粒二象性仅仅是冰山之一角。
在量子世界中，最引人注目的概念之一是量子纠缠。可以这样来比喻这种神奇的现象：
有一对双胞胎的父母，他们发现两个孩子对某个事情的看法和意见总是反的，彼此整天闹别扭，一个哭一个就笑，一个说做这个另一个总是不同意。最后闹得关于给他们做什么吃都无法达成一致。父母以为是双胞胎故意置气，故意恶作剧式地对抗彼此。于是有一天父母俩想了个对策，把双胞胎带到不同的房间分别询问关于一些问题的意见，以为这样两个孩子就不会故意为难彼此了。这个对策似乎在现实世界大体会有一半机会会得到一致的意见。
但如果这俩双胞胎是量子世界当中的一对“纠缠光子”，那这对父母的对策和努力恐怕就要失败了。因为一对纠缠光子，即便被分开，消除了所有彼此影响的可能，它们之间仍然会存在着某种“迷人的”隐形联系，被称为“纠缠”。就算双胞胎之一可能会随时更改自己的想法，但每一次都会与双胞胎的另一个的想法完美地相反，也就是说：如果一个跟父母说想要吃红烧牛肉，另一个人就必然会选一个清炖萝卜。
根据精心的计算和实验，科学家反复证实并确认了这样一种现实，但“纠缠”也只是我们知道的许多奇异属性的一个真实例子。但是，如果我们如此确定，为什么我们并没有体验到什么的量子效应呢？
量子现象太隐秘所以迷人许多量子物理现象都只发生在很小的长度尺度上，以至于即便使用最强大的显微镜，它们也仍然难以观察得到。
此外，目睹量子物理学的效应与所谓的“观测”有根本的不同。看到物体是红色是一个相当简单，不引人注目的过程。但探测像电子或光子这样的量子是完全不同的事情。真实的量子行为往往很脆弱，尝试对其进行测量通常会构成一个巨大且不可避免的破坏，观测本身就会阻止量子的怪异现象变得直接可见。 因此我们的观测，往往是通过非常侧面的信息来推断，而非直接“看”到。
量子现象隐秘但也在冥冥地影响着我们的生活，这也很迷人但是，我们看不到量子物理学在起作用并不意味着它并未以切实、积极的方式影响我们的生活。量子物理学的影响是巨大的：它不仅是过去一百年来获得的几乎所有诺贝尔物理学奖的共同理由，而且它也是从激光、超导体到电子技术之类先进技术的重要推动力，最广泛应用的案例就包括核磁共振造影等医学成像技术。想想，如果从未发现量子物理学，那么我们每天理所当然使用者的许多技术或许都不会存在。
量子计算从超现实变得越来越现实，这个过程很迷人在量子现象的实用方面，最宏伟的愿景也许就是利用量子物理学的力量开发一种全新的超级计算机。这样的量子计算机可以在很短地时间内完成当今最快的计算机需要花数个世纪的时间才能完成的计算。这个前景的迷人之处，估计全世界从事量子计算机开发工作的物理学家都知道的（大众则可能一头雾水）。
量子力学很“怪异”，所以很迷人如果宇宙真的受量子定律支配，那么实际上也就没什么“怪异”可言了？
但所谓“怪异”和“迷人”不过都是人类的定义罢了——因为它与我们对世界运转方式的日常直觉背道而驰。
我们发现的有关量子系统行为的规律——薛定谔方程等，与我们用来描述日常物体的规律——牛顿运动定律以及您在中学时学到的其他东西显然不没有什么相似之处。我们一生中的绝大部分时间都与遵守牛顿定律的事物在互动，这形成了我们对事物“应该”如何行为的经验直觉。而量子物理学大大地偏离这一直觉，这才使得我们觉得“奇怪”和“迷人”。
但是，定义我们的直觉的日常物理法则与量子世界的物理法则之间为什么有如此大的不同呢？
斯科特·亚伦森（Scott Aaronson）戏谑地将哥本哈根诠释描述为“闭上嘴做你的计算，除非从未闭过嘴”，这种诠释方式基本上就是以一种简单粗暴的方式断言了量子现象只是事物的存在的一种方式，并试图在适用量子规律的微观尺度与量子尺度之间加上一种断然的绝对隔离，即认为经典定律（牛顿定律或传统物理学定律）在宏观尺度上占主导地位。
哥本哈根诠释认为观测会导致波函数崩溃。宏观尺度上观察不到量子现象是因为大量的量子的宏观交互使得彼此的波函数全数崩溃，堆叠出宏观上赫然确定的状态。
但这种绝对隔离的立场显然站不住脚，薛定谔的猫的思想假设恰恰表明了这一点：猫的宏观状态与微观原子的状态纠缠在一起，从而跨越了哥本哈根方法强加隔离边界的措施。
薛定谔的猫的思想实验假设猫的生死是受到镭原子衰变的不确定性的影响，这样的逻辑使得宏观事件和微观事件联系起来，打破了宏观和微观之间的某种壁垒。也就是说宏观的“猫”也具有了量子效应。
还有一个更好的答案是说，适用于大物体的规律与适用于小型物体的规律并没有什么区别——宇宙在各个尺度上都是量子。也就是说，我们看到的“经典规律”仅仅是量子物理学应用于大物体的结果。
从某种意义上说，这是“更多就是不同”原理的另一种应用，正如安德森（Anderson）指出的那样，当您研究大量对象的行为时，你会发现其个体间的交互是由某种简单规律所描述，但你通常也会发现此大型系统的集体行为则似乎是由另一组简单的规律所描述的，而且这些宏观规律似乎并不与微观规律显然相关（或许是以非常隐晦的方式相关）。从低层规律中产生的高层规律的思想导致了科学的层次结构，例如：化学是大量原子的物理学，而生物学是大量分子的化学等等。这种层级认识是一种非常迷人的哲学。
见怪不怪，当局者迷当我们将量子力学应用于足够多的粒子以构成可见物体时，粒子及其相互作用仍然受量子规律支配，但集体效应是表现出一组不同的我们称之为“经典”的规律。也就是说当大量的量子特性集合在一起，就是我们日常看到的现实那个样子。
而在某些情况下，这种微观到宏观的规律变化的过渡比较容易看到。如果查看单个量子粒子的行为，您会发现无法始终明确定义其位置或动量。这就是导致某些特征量子现象的原因，例如物质粒子的波状干涉。
但是，实际上大量测量值的平均位置和平均动量完全符合牛顿定律的期望。从某种意义上说，我们观察到的经典物体的运动轨迹（例如，飞行中的高尔夫球）就是组成该球的无数原子的平均位置。
再反过来看另一个例子：
如果单看一个原子中单个电子的行为，它会非常“量子”，也就是说你只能看到它从一个轨道到另一个轨道的不连续跳跃中吸收或者释放不连续的能量。但是，如果你观察导体中大量电子的行为，则看不到任何离散性。一旦施加电压驱动电流，电子的运动方式就非常经典，其平均速度会平稳增加，没有任何不连续的跳跃。
那么，难道电子在这种情况下就不“跳跃”了吗？其实它们并没有真正四处运动——导体中的各个电子仍然在定义明确的能量的离散状态之间跳跃，只是随着越来越多的电子加入宏观的运动，其状态变得越来越多，状态之间的能差变小，直到它们开始一起运动并且原子中清晰的能量状态成为导体中的能带(通俗地说相当于是超宽的电子轨道)。虽然这种能带并不是真正的连续能带，但是在宏观范围内，这些能带会完全交叠衔接在一起，等效于更大的连续能带。
导体中的电子以非常经典的方式移动，但是绝缘体当中的电子却没有移动，这表明存在着能带的“间隙”（带隙），这反过来又证明了电子的波动性质。这种对称的互相证明似乎也非常迷人呢！
总结迷人是因人而起的一种情绪。量子物理学（包括量子力学）自其诞生之后就不断地冲击着我们的传统认知，它奇特、怪诞、反经验、却又自洽或与我们的直觉在最微妙的地方互相应证，因此让我们觉得它很迷人。
既然有大量证据表明我们的宇宙是量子的，那么请反思一下，作为量子世界中的量子生物，我们认为量子物理学很迷人，很难以捉摸，是不是也是一种量子效应导致的宏观规律呢？
