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1 # 工學腦洞
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2 # 䉬齄小V
我比較喜歡採取人類建立的物理學都只不過是一套套模型，只是模型精度不一樣而已沒有所謂的絕對正確。當然太離譜的模型我們語言上會直接說他是錯的，例如地平說之類。但是就算是地平說其實也有很好的適用範圍吖，在當年交通不便，大地的曲率對我們來說並不重要的年代，對於足不出村的農民來說，地平說不也是個能解釋身邊很多事的模型麼？我們連地球都還沒走出，怎麼知道我們不是那個未來看待的農民呢。
量子力學這套模型事實上已經非常成功，對實驗結果的統計預測已經能做到現在的極致，所以這對我們暫時來說已經是一套非常好的模型了。至於未來人來會不會發明更好的模型，這暫時說不清楚，但無論從什麼角度來說都不能是量子力學是錯的了，就算到了未來我呢找到了新的模型，也不過是在所需精度範圍內更加精確。而新的模型必然引入新的複雜度，說不定到時候很多那時候看上去粗糙的問題還得用量子力學解決呢。就像牛頓引力理論一樣，網上不很多人說是錯的麼，這不發火箭發衛星都還是用它麼誰用廣義相對論啊閒著沒事麼
對於量子力學理論，我當然是相信的，因為他不僅符合我實驗現象和規律，更貼近日常大眾的生產活動的規律，下面就從這兩個方面來聊聊量子力學。
簡介量子力學（也稱為量子物理學，量子理論，波動力學模型或矩陣力學），包括量子場理論，是物理學中的一種基本理論，它描述了原子和亞原子粒子能級最小尺度的自然特性及本質。
經典物理學，量子力學之前存在的物理學，描述了普通（宏觀）尺度的自然特性。經典物理學中的大多數理論都可以從量子力學中推匯出來，作為在大（宏觀）尺度上有效的近似。量子力學與經典物理學的不同之處在於能量，動量，角動量和其他數量的約束系統都侷限於離散值（量子化）、物體具有粒子和波的特徵（波粒二象性） 並且可以測量數量的精度有限（不確定性原理）。
量子力學在發現之初，逐漸從理論中解釋出無法與經典物理學相協調的觀測，這一類的現象主要有馬克斯普朗克在1900年對黑體輻射問題的解決方案，以及愛因斯坦1905年論文中提到的能量與頻率的對應關係，而這解釋了光電效應。早期的量子理論在20世紀20年代中期由ErwinSchrödinger，Werner Heisenberg，Max Born和其他人深刻地重新構思而成。現代理論以各種專門開發的數學形式表述。在其中波函式的數學函式提供關於粒子的位置，動量和其他物理性質的機率幅度的資訊。
圖 波函式的的電子在不同能量水平為氫原子
量子力學的實際應用在簡單介紹量子力學之後，相信大部分讀者還是處於懵懂的狀態，為了進一步說明量子力學的正確性和合理性，我舉幾個生活中的產品應用到量子力學原理的例子。
量子力學已經有了巨大的成功，尤其是在解釋我們的許多宇宙的特性上。量子力學通常是唯一可以揭示構成所有形式物質（電子，質子，中子，光子和其他物質）的亞原子粒子的個體行為的理論。量子力學強烈地影響了弦理論，即萬物理論的候選者（可查詢：還原論等）。
量子力學對於理解單個原子如何透過共價鍵連線形成分子也是至關重要的，如產生的量子化學學科。量子力學還可以透過明確地顯示哪些分子在能量上有利於哪些分子以及所涉及的能量的大小來提供對離子和共價鍵合過程的定量分析。此外，大多數現代執行的計算的計算化學依靠量子力學。
具體來說，有以下幾點：
電子裝置方面許多電子器件在量子隧道效應下工作。例如最簡單的燈開關中。如果電子不能透過金屬接觸表面上的氧化層進行量子隧穿，則開關將不起作用。USB驅動器中的快閃記憶體晶片使用量子隧道來擦除其儲存器單元。一些負差分電阻器件也利用量子隧道效應，例如諧振隧穿二極體。與傳統二極體不同，其電流透過兩個或多個勢壘的共振隧穿來承載。其負阻力行為只能透過量子力學來理解：當受限狀態接近費米能級時，隧道電流增加。隨著它移開，電流減少。量子力學是理解和設計這種電子裝置所必需的。
圖 諧振隧穿二極體器件的工作機制
密碼學研究人員目前正在尋求直接操縱量子態的強大方法。正在努力的更全面地開發量子密碼術，理論上可以保證資訊的安全傳輸。
與傳統密碼術相比，量子密碼術產生的固有優勢是被動竊聽的檢測。這是量子位元行為的自然結果; 由於觀察者效應，如果要觀察到疊加狀態的位，則疊加狀態將坍縮成本徵態。因為預期的接收者期望以疊加狀態接收該位，所以預期的接收者將知道存在攻擊，因為該位的狀態將不再處於疊加狀態。
量子計算機另一個目標是開發量子計算機，預計它將比傳統計算機以指數方式執行某些計算任務。量子計算機不使用經典位元，而是使用量子位元，它們可以處於狀態的疊加。量子程式設計師能夠操縱量子位元的疊加，以解決經典計算無法有效執行的問題，例如搜尋未排序的資料庫或整數分解。
另一個活躍的研究課題是量子隱形傳態，它涉及在任意距離上傳輸量子資訊的技術。
結論總之，量子力學是看得見摸得著的，是經歷歷史長河驗證的正確理論，在整個發現過程有無數的頂尖科學家給量子力學或者量子理論設定障礙，現今也有很多民科歪曲邪說，但是歷史車輪是無法阻擋的，希望大家相信科學，擁抱科學。