量子力学是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支。对它的认识，还要从量子谈起。
德国物理学家马克斯·普朗克，为了解释一个光的难题提出了量子的概念，这个光的难题是：如果我们把19世纪物理学家的理论用到光上面，会发现一个特别奇怪的事件，如果光的能量真的无限大，那么我们不就有无穷无尽的能源了吗？但是我们知道，光的能量当然不是无限大的，否则我们早就被烤焦了。因此，普朗克在1900年提出一个想法：就是光的能量也是有最小单位的，不像我们平常想象的光的能量可以任意变化。普朗克一开始把这个最小的单位叫“能量子”，后来被简化为“量子”。
传统的经典力学认为，物质吸收辐射和向外辐射能量时，能量的传导是连续不断的，就像波动一样绵绵不绝。光波也是连续不间断地从光源中发射出来的。但是普朗克在1900年利用光波研究物体热辐射的规律时发现，只有假定物质辐射或吸收的能量不是连续的，而是一份一份的，计算的结果才能和实验结果相符。也就是说，只有假设光或者电磁波是由无数微小的能量粒子构成的，才符合实验结果。这种假设出来的能量粒子的最小值就叫作“量子”。普朗克的实验是从物质吸收和辐射能量的角度提出量子的存在的，接下来，我们从物质向外辐射能量的实验—光电效应角度，进一步认识量子理论。
1905年，爱因斯坦提出光量子（光子）假说，成功解释了光电效应。假定我们面前有一块金属板—锌板，然后用光照射锌板，会发现什么也没发生。但是假定我们把紫外光打到锌板上，就会出现一个很奇怪的现象——如果拿一个电压计放在被紫外光打过的锌板边上，电压计会动，为什么？因为这个锌板里跑出了电子。用我们通常知道的物理知识无法理解，因为我们通常认为很强的可见光，带很多能量，而很弱的紫外光，带很少能量，为什么用很少的能量能打出电子，很多的能量却无法打出电子呢？于是爱因斯坦就想到普朗克的量子。光其实有一个最小的能量单位—量子。爱因斯坦认为，这个量子必须是一个有实体的东西，这个实体带着能量，这就是光子。现在我们懂了，为什么强度再大的可见光打到锌板上都打不出电子。因为可见光的光子带的能量小，紫外光的光子带的能量大，光子携带的能量跟它的频率成正比，紫外光的频率要比可见光的频率高很多。这样，电子就吃掉了这个光子，得到更多的能量，就可以跳出束缚它的原子核。
紫外光：电磁波谱中波长从0.01～0.40微米辐射的总称，人类无法用肉眼观察到。
光子（光量子的简称）：1905年爱因斯坦提出光子是电磁辐射的载体，而在量子场论中光子被认为是电磁相互作用的媒介子。
在高频率电磁波照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流，即光生电，这就是所谓的光电效应。所以，爱因斯坦第一个成功地解释了光电效应。光电效应的研究对后来波粒二象性概念的提出产生了重大影响。
光子能量与辐射频率的关系：光子能量为E，辐射频率为v，E=hv（h为普朗克常数）。
“不确定性原理”是量子力学的一个基本原理，由德国物理学家海森堡于1927年提出。1925年，海森堡提出了电子运动不存在明确的轨道。我们抛弃轨道概念的代价特别大，为什么？因为，我们在大街上看到一个人走路，任何一个时刻，我们都知道他的位置在什么地方，他的速度是多少。同样，如果知道一个物体在这个时刻的速度和位置，就可以判断下一个时刻它的速度和位置，这样就可以画出一个连续的轨迹。如果轨道不存在了，严格说来就不能同时确定位置和速度。海森堡提出一个严格的关系，就是一个物体速度的不确定性乘它位置的不确定性，必须大于等于某一个具体的量除以这个物体的质量，这个具体的量就是普朗克提出来的一个常数。海森堡不确定性原理，完全颠覆了我们日常的生活经验，颠覆了牛顿的物理学的世界观。这时你会想，为什么平常我的生活经验不是这样的？我看到一个物体确实有固定的位置和固定的速度。这是因为量子力学虽然告诉你它的位置不确定和速度不确定，位置的不确定性乘速度的不确定性大于等于一个常数除以它的质量，但是如果它的质量特别大，这个不确定关系完全可以忽略。
不确定性原理的规律：粒子位置的不确定性×粒子速度的不确定性≥普朗克常数/粒子质量。
普朗克常数是一个物理常数，其值约为：6.6260693(11) ×10?34J·s。
当然，也有人认为量子理论是荒谬的，甚至为此设计了一个著名的思维实验—薛定谔的猫。
薛定谔在1926年提出波动力学，而波动力学是完全等价于海森堡的量子力学的。一开始，薛定谔非常不愿意接受这个事实，因此设计了一个实验，就是著名的“薛定谔的猫”，这只猫也是物理学的“四大神兽”之一。假定我们把猫关在一个匣子里，在这个匣子里放上不确定的原子核，假定这个原子核衰变，猫就死掉了。这个原子核在下一秒有可能衰变，也有可能不衰变，猫可能是死的也可能是活的，也就是既是死又是活的叠加状态或者既不是死又不是活的叠加状态。这个叠加状态我们从来没见过，假如把猫换作人也可以有这个叠加状态，这就是“薛定谔的猫”的难题或者悖论。
量子力学认为：量子既是一种波，也是一种粒子，究竟是波还是粒子取决于我们的观察方式，而不是粒子的本质。以爱因斯坦和薛定谔为代表的科学家认为我们无法观察量子，这并不代表量子既是粒子也是波，只能说它的本质我们暂时还无法认识而已。物理世界是客观的、确定的和可测量的，因此，薛定谔设计了这个可怕的实验来挖苦量子理论荒唐的一面。按照量子理论支持者的解释，在打开盒子看猫之前，这只猫非生非死，而是处在典型的量子态，即活与不活叠加的离奇状态。但是，宏观世界的实验，真的能否定微观世界里的现象吗？
薛定谔用这个悖论反驳了量子力学不确定性概率的解释，他认为他做到了。那么后来究竟有没有真正反驳了量子力学呢？当然没有。因为当我们打开这个匣子时，这只猫不管是死的还是活的，肯定立刻跟周围的环境发生相互作用。这个环境会立刻让这只猫变成死或者活的状态，不可能是既是死又是活的状态，也不可能是既不是死又不是活的状态。(www.xing528.com)
量子是不是确定的还关乎一个更玄妙的话题，那就是：人到底有没有自由意志？
我们先要了解什么是量子纠缠。我们来打一个比方：一个制鞋厂生产了一双鞋，然后工人把做好的鞋放到一个盒子里，一只放在左边，一只放在右边。我打开鞋盒的结果肯定是固定的，例如，我一打开，就知道左边那只鞋是左脚的，右边那只鞋是右脚的，这就是普通的纠缠。量子纠缠跟这个很类似。为了方便，我把量子比喻成量子鞋，量子鞋跟普通鞋一样，一定是一只左脚的一只右脚的。那量子鞋有什么特点呢？每次打开鞋盒的时候你会发现，这只鞋有可能是左脚的，也有可能是右脚的。当然这只鞋如果是左脚的，另一只鞋一定是右脚的，它们会变化、不确定，却是成对的不确定，这就是量子纠缠。
量子纠缠又称量子缠结，是指几个粒子彼此相互作用后，无法单独描述各个粒子的性质，只能描述整体系统性质的现象。
量子纠缠不只是一个神奇的现象，对它的深入研究有很多实际的意义。假如我们把左脚的鞋当成0，右脚的鞋当成1。那么当我们看到盒子里是0时，必然知道远方处于纠缠态的另一个是1。这就具备了二进制通信的理论基础。事实上，经过复杂的编码验证，这种通信理论如今已经成为现实。我国物理学家潘建伟通过科研实验，解决了一系列量子通信领域的难题，并领导研究团队建成了国际上规模最大的量子通信网络。
2016年我国成功发射“墨子号”量子科学实验卫星，“墨子号”量子卫星携带了量子纠缠源，2017 年6月16日，“墨子号”量子卫星在世界上率先实现千公里级的星地双向量子纠缠分发，这意味着量子通信向实用迈出了一大步。2017年8月12日“墨子号”量子卫星取得的最新成果—国际上首次成功实现千公里级的星地双向量子通信，这为构建覆盖全球的量子保密通信网络奠定了坚实的科学和技术基础。2018年1月，潘建伟教授及其同事利用“墨子号”量子科学实验卫星在中国和奥地利之间首次实现距离达7600千米的洲际量子密钥分发，并利用共享密钥实现加密数据传输和视频通信，该成果标志着“墨子号”已具备实现洲际量子保密通信的能力，为未来构建全球化量子通信网络奠定了坚实基础。
我们的自由意志和量子有没有关系？关于这一点目前是有争论的。一部分人，特别是传统的大脑科学家、生物科学家认为，意识跟量子没有关系，意识就是普通的放电。神经元上有很多部分，树突也好其他部位也好，它们之间会产生电位差，一旦产生电位差便会放电，通过这些机理，我们就产生了意识。可是另外一部分人并不这样认为，比如英国的物理学家彭罗斯就认为，有可能我们的神经元里有微管，微管有点像我们提到的量子鞋。如果微管是不确定的，我们就不能通过日常的生活经验来理解意识，那么原则上就有可能有自由意志，也就是说我的决定、我的意志在某种程度上是自由的、不确定的。这个观点还在争论中。因为根据牛顿的确定性，基本上就决定了人没有自由意志，我们可以预言某个人未来要做什么事。所以研究量子意识或者研究量子和意识之间的关系非常重要，它牵涉到存在了2000多年的自由意志问题。人类的意志到底是不是自由的？人类的决定在某种意义上是不是不可预言的？这就牵涉到了人工智能。
神经元即神经细胞，是神经系统最基本的结构和功能单位，分为细胞体和突起两部分。
微管是真核细胞中的一种纤维结构，外形笔直，横切面呈圆管状，直径约22～25纳米。
人工智能是计算机科学的一个分支，它尝试了解智能的实质，并生产出一种新的能以与人类智能相似的方式做出反应的智能机器。虽然人工智能技术越来越发达，如智能机器人索菲亚，战胜了天才围棋手柯洁的“阿尔法狗”（AlphaGo），但是目前的人工智能系统还是基于确定的计算机原理开发制造的。
如果人类的意识在某种程度上是量子的，它有量子物理的基础，就决定了目前的人工智能永远达不到人类的智慧。未来，如果我们的量子计算、量子计算机能成功的话，才有可能成功模仿人类的智慧。
人类对地外文明的幻想从未停止过，国内外关于外星人的文艺作品层出不穷，有的是外星人被遗落在地球上与人类和谐相处，有的是外星人企图侵略地球，有的是人类飞到遥远的星球开采资源。
你知道科学家是怎样衡量地外文明的吗？
如果真的有外星人，他们会是什么样子呢？我们应该用什么语言和外星人沟通呢？
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