《量子力學入門》

受「讀書人」和「明白」負責人張鹿的忽悠，設計和拍攝了一門面向普通大眾的《量子力學入門》課程。說，學習的起點，必須是小學生或者初中生的數學和科學，還要學完之後能夠領會到糾纏態是什麼意思，領會到量子力學的數學形式的核心——態疊加原理。這個真的是有難度的。不過，挑戰一下也不錯。

我把課程分成了兩個部分，第一部分旨在說明：量子系統的行為是經典的粒子理論和經典的波理論不能解釋的，甚至都是看起來非常不可能能夠由經典理論——最一般的經典理論的框架就是具有大量隨機變數的概率分布函數——所能夠解釋的。也就是造成實驗事實對心智模型的衝擊。第二部分旨在大概描述一下量子理論的數學形式並且還能夠它用來通過計算或者通過看懂我的計算來解釋一下前面的實驗現象。兩個部分各自差不多三個小時。在學習完成實驗事實和數學形式以後，還討論了這個數學形式給出來的反直覺的結果，以及用這個數學形式來理解糾纏態和量子態的遠程傳輸。

合起來，這個課程主要體現：量子力學是能夠算得，只要掌握怎麼算，並且這個計算很簡單，就能夠解釋所有的現象，沒有什麼神奇的；量子力學的數學形式體現了什麼是科學——科學就是構建能夠解釋現象的心智模型不管這個模型本身多麼容易還是不容易被理解多麼相符或者違背直覺；數學是科學的語言和用來描述結構的寶庫。因此，除了量子力學本身，通過學習這個課程，還希望能夠促進對科學、科學和數學、科學和世界的關係的理解。

為了更加直接地衝擊你的世界觀，我們在課堂上做了其中有一部分具有反直覺的結果的實驗，並且在理論上強調了量子力學的數學形式導致的反直覺的結果。實驗上，例如Dirac的光過三個偏振片。理論上，例如測量不再是單純地給獨立於測量的現實一個呈現自己的機會，而是可能會對現實有所改變，並且這個改變還不是由於誤差、擾動等測量的技術細節引起的，而是本質的。於是，我們可以說，你看到的月亮不是真實的月亮，或者月亮在你不看的時候是不在的。

在這個中間對學習者要求最高的部分是數學符號，儘管非常直觀，例如完全無偏的硬幣的狀態就記做，

不過，只要你能夠咬咬牙熟悉一下這個符號，後面的計算都會特別簡單。當然，這個牙也不是很容易就能咬下來的。所以，我預期這個台階會把相當多的人擋在外面。如果是這樣，那麼，你可以選擇學習第一部分，至少明白：有些現象是經典理論不能解釋的。到底什麼樣的理論可以解釋，暫時不管。不過，想想再花上三個小時就可以把量子力學的理論也搞懂，其實，還是可以去咬咬牙的。能夠做到小學起點就能夠學習量子力學，是不容易的。還是來嘗試一下吧。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！