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李淼给孩子的量子力学科普

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（一）

1 粒子是波这个说法是不彻底对的，应该说粒子如故粒子，只是在咱们看它之前，咱们不深信它在那里。而这个不深信性是由波动的性质得出的，便是说不深信性有高有低，就像波谷和波峰，是以这个不深信性的性质是波，而不是说粒子自身便是波。

要夯实思想根基，深植“廉”基因，把牢干部思想行动“廉开关”。廉洁教育是新时代廉洁文化建设的重要内容，是增强党员干部拒腐防变能力的“免疫工程”。我们要不断培厚廉洁奉公文化土壤，把学习宣传贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想作为长期的重大政治任务，将廉洁文化思想融入理论中心组集体学习、“三会一课”和主题党日等活动，在学懂弄通做实上下功夫，力促党员干部在深学细悟笃行中坚定政治方向，筑建清廉自守精神高地。我们更要持续抓实廉洁作风警示教育，以一部片、一堂课、一本书、一封信“四个一”定制化教育为主要抓手，用好用活警示教育纪录片、警示教育专题会、廉洁纪律提醒信、处分决定宣读会等手段，积极举办“推荐给同事的一本书”“写给子女的一封信”“我来讲次廉政课”等清廉教育活动，做深做透党的纪律教育和警示教育，教育引导党员干部加固思想堤坝，筑牢拒腐防变廉洁防线。

2 在咱们测量光子之前，它是不深信的，它的不深信性按照波的方式呈现。当大宗的光子聚在通盘酿成一个经典的对象时，它的不深信性就变成深信性了，这个深信性由波来组成，这个波便是经典的波，像水面的波动那样。咱们泛泛说电磁波，原因就在于此，科学家是先发现电磁波，后发现光子的。诚然，科学家雷同也先发现了光是波的，尽管很早之前，牛顿说过光是由粒子组成的，不外牛顿眼中组成光的粒子和爱因斯坦眼中的光子是不一样的。牛顿所说的组成光的粒子和很小的石块莫得区别，而爱因斯坦眼中的光子除了佩带能量和动量，与石头莫得任何调换之处。

3 当电子和原子核酿成原子的时候，电子是不错存在于原子除外的，只不外到了原子外面，咱们找到电子的可能性就变得很小。

4 X射线亦然电磁波，组成它的亦然光子。咱们不行说一个光子有多大，只可说它的不深信性，它的不深信性应当在一万亿分之一米到一亿分之一米之间。它的能量在万分之一电子能量到一个电子能量之间。

5γ射线的能量要高于一个电子的能量，大宗地照耀γ射线是不错致命的。但是极少照耀一下是莫得事的。

6 只消一个粒子存在于寰宇内部，它就永恒是不深信的。它的不深信性正如咱们前边所讲的，跟它的质地成反比，质地越大，它的不深信性越小。咱们东说念主的不深信性绝顶小，彻底不错忽略。

7 细胞由大宗的原子组成，最小细胞的尺寸也要比原子大一万倍，是以细胞的不深信性很小。也许比及咱们作念出纳米机器东说念主的时候，就不错一个一个地定位并杀死癌细胞，因为癌细胞是经典的，咱们不错精准地定位它。

8 “薛定谔的猫”原则上是不错存在的，但是存在的要求绝顶尖刻，是以不可能存在于践诺生涯中，淌若这个“薛定谔的猫”领路在空气之下，那么它非死即活。这种气候波及量子力学的另外一个进军主张，便是退关联性，只消一个量子物体跟周围的环境发生相互作用，它就很难处在一个精准的量子态中。

9 当一个原子处于一个简便的原子景况时，它是不深信的。但是淌若一个原子成长为一个很大的分子，那它就变成一个经典物体了，它就很深信了。一个物体能量越大，它的位置的不深信性就越小。

10 量子论和相对论是20世纪物理学的两大维持。爱因斯坦完成了两项伟大的行状：一是建议了狭义相对论，这个表面与量子力学彻底莫得矛盾；二是建议了广义相对论，这个表面包含了万有引力。当东说念主们试图将量子力学用在万有引力上头时，就出现了无法科罚的矛盾。科学家于今还在寻找不错彻底科罚这个矛盾的表面。

11 量子这个主张是普朗克引进的，按照他的理会，量子便是光内部的那些能量，一份一份的能量。其后，爱因斯坦发现，这一份一份的量子其实便是光子。当今量子的含义则愈加复杂，不再是一份一份的能量，扫数跟量子力学关联的东西齐可能被叫作量子。

12 正因为电子、原子是不深信的，咱们的椅子、桌子、沙发才不至于瞬息崩塌，咱们不才一讲中会仔细讲解注解。

13 原子核内部发生物理变化的时候，产生的能量比原子发生变化时产生的能量要大许多，这也和不深信性旨趣关联，原子核越小，能量就越大。因为原子核比原子小十万倍，是以能量就会大十万倍。也便是说，核能比化学能大十万倍。原枪弹便是欺骗核能制造的，跟原子核关联，跟原子自身没关讨论。

14 东说念主是由原子组成的，不是由量子组成的。但原子是治服量子力学的，量子自身不是一个物体，量子只是一个说法，正如我前边所说的，它本来是光内部的一份一份的能量。其后量子变成一个主张，扫数治服量子力学的东西齐被叫作量子了。

咱们知说念的地球上的扫数东西齐是由原子组成的，东说念主诚然亦然由原子组成的。

15 有一件事很进军，便是只是用碳原子就不错构造不同的物体。比如金刚石，也便是钻石，是由碳组成的。铅笔芯亦然由碳组成的，它们组成的方式不一样。还有许多其他咱们在日常生涯中见到的，由碳元素组成的不同的物体。

16 不同原子之间的相互作使劲是不一样的，其实它们齐是由电磁力导致的。

17 字据相对论，质地和能量是一趟事。

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18 在原子内部，所谓电子的当先，是从能量高的地标的能量低的场合当先。字据能量守恒定律，电子在当先的经由中得放射光子。淌若从能量低的地标的能量高的场合跳，雷同，字据能量守恒定律，它必须经受光子。

19 统共寰宇充满了能量，除了能量莫得别的东西，只不外能量的模式不一样，有的呈现为电子，有的呈现为原子，有的呈现为光子，有的以致呈现为暗物资或暗能量。

20 在相对论里咱们会有不同的质地界说，有时把一个物体静止时的能量叫作质地，有时咱们把物体开通的统共能量叫作质地，这两个质地的主张是不一样的。

21 字据相对论，光速是最高的速率，引力波亦然以光速传播的。

22 量子力学的真谛真谛有许多。第一，它能匡助咱们正确相识宇宙开动的轨则和方式。第二，它有许多应用，比如芯片里会用到量子力学。其实咱们日常生涯中到处齐是量子力学，淌若莫得量子力学，物体便是不踏实的。

23 任何一个有质地的粒子，它的速率原则上齐不行达到光速，因为达到光速时它的能量会无尽大。有质地的粒子，它的速率只可逐步地聚会光速，比如，要把一个质子加快到光速的99%，那么我需要的能量是这个质子质地的6倍以上。

24 粒子是不是无尽可分的？其实，字据当代粒子物理主张，粒子不是无尽可分的，它分到一定进程就只剩下一些所谓的基本粒子，这些基本粒子是不可再分的，它们齐是最基本的。

（二）

1 原子中的电子是一个基本粒子，它是点状的，莫得大小，是以不会爆炸；扫数基本粒子在物理学中齐是数学上纯正的点，莫得大小也莫得长宽，因此不会爆炸。

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2 炸药为什么会爆炸？这是一个很好的问题。淌若咱们不焚烧炸药，它不会爆炸。炸药爆炸的原因是它发生了化学响应，便是炸药里的不同要素发生了响应。这些化学响应有时会产生斥力，这时候就会发生爆炸。

3 经典物理诚然灵验，当许多原子和分子组合在通盘，这团物资被动作一统共对象的时候，它就舒服经典物理学，但是经典物理学没法讲解注解物资为什么会保抓踏实。

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4 土壤会塌陷是因为当土壤重到一定进程的时候，土壤华夏子的斥力不及以抵触压力，是以会塌陷。当土壤密度大到一定进程之后，也便是当你将土壤夯实到一定进程的时候，它的分子和原子之间的斥力不错抹杀压力，就不会塌陷了。

5 扫数物理学轨则齐是用实验来考据的。当一个原子掠过另一个原子时，它有可能把阿谁原子里的电子带走，这个带走的可能性是不错辩论的，就像两对舞伴相互途经的时候有可能交换舞伴，交换的可能性也不错辩论——假如咱们知说念这些舞蹈东说念主的心念念。

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6 火是一个主张，当咱们看到火的时候，其实是一团物资在发光。加热物资之后，它内部原子中的电子会被引发出来，电子从原子中掉出来就会放射光。是以火自身不是物资，火只是物资发光的一种气候。

咱们泛泛把火朝上烧的阿谁发光的部分动作火，其实它大部分是气体。铁也发光，咱们会说铁烧红了而不说那是火，这是风俗说法。铁发光的时候跟空气发光是一模一样的。

7 每个质子和电子齐有深信的分量。淌若能称分量，每两个电子的分量是彻底调换的，这便是费米发现的事实：扫数电子齐长得一模一样，莫得想法永诀。每两个质子的分量亦然彻底调换的，诚然，不同元素的分量不同。氧元素与碳元素的分量是不同的，金原子与银原子的分量也不同，总之，每个不同元素的原子齐有不同的分量。

8 咱们不错造出一些不踏实的重原子核，荒谬重的元素泛泛是东说念主造出来的。有时候一个很重的元素刚造出来就被废弃了。

9 电子永恒不会遇到原子核，因为电子便是围绕着原子核的一团雾。当两个原子聚会的时候，它们的电子会相互侵扰对方，但不会遇到原子核。

10 电子能量高的时候不错叫成高能粒子，中微子高能的时候亦然高能粒子。不同的粒子之间会发生不同的响应。电子最小（最轻），电子是基本粒子。原子核不是基本的，原子核内部有质子和中子。质子和中子也不是基本的，质子和中子是由夸克组成的。

物理学家一般认为夸克自身是基本粒子，莫得大小，像电子一样。原子莫得想法被切成若干份，是因为原子由原子核和电子组成，你只可把电子从原子中拿掉，然后剩下一个原子核，你莫得想法把原子核切成若干份。夸克是基本粒子，像电子一样不可再分。

11 当今不错深信中微子不是暗物资，暗物资一定是咱们不知说念的一种粒子，或者某几种粒子。

​12 咱们当今泛泛用的加快器齐是用来加快电子或质子的，因为它们齐带电，不带电的粒子是莫得想法被加快的。

13 中微子之间简直莫得勾引力，因此不不错用中微子组成任何物资，原子之间是有勾引力的，是以原子不错用来组成物资。

14 夸克是基本粒子，电子亦然基本粒子，欧博线上代理中微子和光子也齐是基本粒子，当咱们说大小的时候，指的是它们的质地，而不是尺寸，因为基本粒子齐莫得尺寸。

15 电子不行组成物资，因为电子齐带雷同的电荷，它们之间是相互抹杀的，必须要将原子核和电子放在通盘才智组成物资。

16 目下在加快器上不错通过碰撞的想法制造出反物资，但不行巨额地出产。

17 物资积累大到一定进程的时候，可能会塌缩成黑洞。黑洞酿成之后，咱们不行说出它由什么物资组成，因为只消黑洞的质地一样大，它们就长得一模一样。

18 亚原子是一个主张，咱们泛泛将比原子小的东西叫作亚原子。原子核是亚原子，电子、中微子、基本粒子齐是亚原子。

19 淌若不经过剧烈的经由，泛泛当然界中只消比太阳大许多的物资才会塌缩成黑洞，比如，天体内部的黑洞质地齐突出了10个太阳的质地。前段技能引力波发现了两个黑洞，一个是36个太阳质地，一个是29个太阳质地。

20 虫洞是一个想象的东西，也许它并不存在，只是一个物理学家想象的东西，虫洞只是一种时空形态，而不是任何物资。

21 基本粒子莫得大小，这一丝是很难理会的，因为它有质地，是以也便是说，它的密度是无尽大的。的确，物理学家用量子力学和相对论来讲解注解基本粒子，就得假定它莫得大小，在逻辑上是这么的。

22 不深信性旨趣是海森堡发现的，电子在原子中的位置是不深信的。当你试图深信电子在原子中的位置时，往往这个电子依然被你打出原子，不在原子内部了。

23 普通电流，比如电线内部的电流，由开通的电子组成。这些开通的电子是若何来的？当电子变成开脱景况时，在电压的作用下，会从一个原子核跳到另外一个原子核，它们就成为开通的电子了。但半导体内部也不错由其他方式产生电流，便是少了一个电子的原子开通起来产生了电流。

（三）

1 为什么会有光子和原子？这个问题物理学家并没给出谜底，咱们只知说念，在咱们这个宇宙里，有光子，也有原子。有了光子，这个宇宙就有了款式。光子是电磁波的最小组成部分，咱们依然将电磁波应用于许多方面。有了原子，才有了地球、行星、太阳和其他许多物资，以及东说念主类。也许在另外一个宇宙里莫得光子和原子，只是在咱们的宇宙里有。

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2 咱们的大脑是不是一个量子辩论机？禁闭是不是量子辩论的产物？这个问题下一讲会讲。淌若是的话，当咱们传输东说念主类的时候，主要传输的将是咱们的大脑和禁闭。

3 终极动力有可能是物资和反物资，但最快也要200年以后东说念主类才智对这种动力进行欺骗。我的乐不雅意想是，东说念主类在100年之内，或者能够罢了受控热核聚变，这么的话，咱们就不错在地球上造出东说念主造小太阳。

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4 淌若东说念主类的大脑是一台量子辩论机，咱们把一个东说念主的大脑传输到另外一个场合去，在阿谁场合出现的东说念主应当如故底本的东说念主。因为字据量子不可克隆定理，底本的这个东说念主会被毁灭，而他会出当今另外一个场合。

5 两束激光照在通盘时，基本不会发生什么响应，它们只会对穿而过。然而，当咱们把它们的亮度调到绝顶高的时候，两束激光也会发生响应。

6 二极管相当于一个简便的开关，三极管会放大信号。集成电路内部，放大信号的功能瑕瑜常进军的，因此三极管就很进军。

7 量子传输不可能达到时光机的服从，不可能让咱们回到昔时。

8 永动机是不可能罢了的，无论用经典的定理如故量子的定理，齐不可能罢了。

9 原子核碰撞的时候，多数情况下什么齐不会发生，少数情况下会发生核裂变和核聚变。受控热核聚变，是那种不错一直发生的聚变，同期它不会产生剧烈的爆炸。太阳烧毁的经由不是受控热核聚变，而是剧烈爆炸的聚变，但是太阳不错烧毁50亿年。

10 反物资和物资磨灭产生能量的服从很高，核聚变服从低一丝，但是反物资绝顶难以制造。

11 英特尔公司的芯片制造，只是在比分子档次更高的结构上头来制造，用激光来作念光刻。当今还不存在用到原子核的芯片，也许有一天咱们会欺骗原子核来作念芯片。阿谁时候的芯片依然不是当今的芯片，应该不错叫作量子芯片了。

12 泛泛，比太阳大十倍以上的恒星，烧毁到终末的时刻，热核聚变罢手了，或者热核聚变撑抓不了恒星纷乱的万有引力，它就会不休地削弱，终末变成黑洞。

13 有东说念主说加快器会产生轻细黑洞，这有可能，只是当今还不可能。物理学家发现，淌若存在高维空间，那么就有可能产生小黑洞。淌若莫得高维空间，就产生不了小黑洞。

14 星系是恒星的连系，因此，咱们会说一个星系内部有若干恒星。咱们的星河系里至少有2千亿颗恒星，其中有一多半齐在发光。这些发光的恒星和咱们的太阳很像。

15 在罢了量子传输之前，咱们不会知说念被传输东说念主的感受如何。就像咱们作念其他任何事情一样，比如在制造出超音速飞机之前，咱们不会知说念翱游员感受是怎么的。

16 量子传输应当是赤诚的传输——把一个物体传到另一处，

赢得的新物体和底本的一模一样。能不行蜕变被传输的东说念主？应该不错，这是罢了赤诚传输之后下一步的事情。

17 扫数的物资内部齐有原子核，包括电子家具，但电子家具莫得欺骗到原子核。

18 黑洞是莫得特殊外形的，扫数黑洞的外形齐是由它的质地和旋转所决定的。在质地和旋转决定了以后，扫数的黑洞长得齐是一样的。

19 淌若把咱们东说念主压缩到比原子核还小一万亿倍，就会酿成一个黑洞，诚然此时东说念主依然不是什么生物了。

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20 我合计将来是一个咱们无法想象的宇宙：第一，在200年之后，咱们很可能制造出反物资飞船。第二，也许约莫100年之后，咱们将制造出量子辩论机，也许在那之后50年掌握，咱们就能制造出一个指甲盖大小的量子辩论机，它的运算才略是当今宇宙上扫数的辩论机加起来齐够不上的。

21 咱们拷贝了东说念主的主要量子态，其为止跟东说念主的开通景况没关讨论，因为咱们只是拷贝了东说念主的大脑和肌肉的组成部分。拷贝了肌肉结构和大脑结构，基本上就把咱们拷贝下来了，跟开通没关讨论。就相当于你今天晚上寝息，未来早上爬起来时深信不一样。细节上是不一样的，但是你的肌肉、大脑的结构和组成部分如故一样的。

22 《 三体》中出现了神奇的二向箔，将太阳系吸进二维的宇宙，很壮不雅。凭借咱们现存的物理学表面，还不行把任何东西裁汰到二维。

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23 原子中间有原子核。当原子核和原子在通盘的时候，原子核要么带走原子中的电子，要么会跟原子中的原子核发生响应。具体要看这个原子核离原子有多近了。

（四）

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1 我倾向于认为东说念主脑是很复杂的，况且我绝顶甘心瑟夫对我建议的问题的恢复，便是说东说念主脑一定比咱们当今发明的任何机器齐要复杂。淌若咱们能发明量子辩论机，那么东说念主脑深信会像量子辩论机，因为当然界中只消有一种东西不错欺骗，我合计东说念主类就会将它欺骗起来。

2 咱们泛泛合计咱们的决定出自我方的意志，然而有东说念主合计咱们的决定其实是咱们受环境影响作念出的，这便是著名的开脱意志勤恳。我信托咱们有开脱意志，因为量子力学是不深信的，也便是说咱们作念出的决定不一定是深信的。这绝顶好，这么就给咱们将来的可能性提供了许多种选择。

3 我合计东说念主类的大脑便是一个小寰宇，以致某种真谛真谛上比寰宇还复杂，因为它会联成一个汇聚，而寰宇的星系和星系之间，或然能连成一个汇聚。

4 东说念主类大脑中有个丘脑。丘脑是愈加原始的脑，也便是原始动物的那种脑，它能铭记愈加原始的心理，如懦弱、欢畅。尽管丘脑不高等，但它很进军。淌若一个东说念主走在大街上，一副天不怕地不怕的方式，我猜他十有八九是莫得丘脑（开打趣）。

5 东说念主类的大脑有许多档次，起原进的便是大脑皮质，它进化到今天，已变得绝顶复杂。我问过瑟夫什么样的动物会作念梦，他说并不是扫数的动物齐会作念梦，山公或者会作念梦，但山公的梦莫得东说念主类的梦那么复杂、那么多。

6 郭光灿预言40年以后就会有通用量子辩论机，阿谁时候，量子辩论契机像当今的智高手机一样，风靡全宇宙。我个东说念主的不雅点认为，莫得量子辩论机，就莫得确切的东说念主工智能。确切的东说念主工智能像东说念主一样，具有神志，能够作念出空匮的判断。许多事情是必须要用到量子辩论机的。

7 量子辩论机开动功能强劲，淌若咱们想模拟统共寰宇，就需要用到它。它会欺骗所谓的量子比特，许多原子、原子核最原始的景况便是这种景况，当然界中存在许多这种东西，是以必须用到原子核、光子，而不瑕瑜常大的二极管。

8 普通辩论机里的元件深信不是量子比特，因为二极管的景况齐是经典的，齐是深信性的开或关。

9 东说念主类的逻辑念念维，从纯正速率上来讲，诚然赶不上河汉二号。但是东说念主类的念念维方式不同于普通辩论机，是以不行用纯正的速率来比拟。对普通辩论机来说，你给出一个提醒，它给出一个深信的为止，东说念主类则不同，你很难判断一个东说念主会如何恢复你的提醒。

10 量子辩论隐讳想变得和东说念主类大脑一样，可能要复杂到一定进程才行。东说念主类大脑有860亿个神经元，是以你不错想象，需要若干量子比特才智成为一台有禁闭的机器。

11 淌若把东说念主的大脑动作一台量子辩论机的话，我合计统共东说念主类社会便是一台高等量子辩论机，因为它把许多台量子辩论机串起来了。其实东说念主类大脑，确实便是量子辩论机，咱们也制造不出其他量子辩论机来了。淌若要制造出功能强劲的量子辩论机，就要把咱们东说念主类联结起来。

12 通用量子辩论机其实无须很大，只消150个量子比特，我合计就依然很利害了。它的特质是什么事情齐不错作念，不单是是加法或者减法。可能几十个量子比特就不错了。

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13 一朝有了量子辩论机银河娱乐集团简介，将东说念主的禁闭上传就可能会罢了，当时东说念主类会不会罢了长生？这是一个比蜕变东说念主类基因更大的问题，它波及伦理、说念德等东说念主类社会的各个方面。

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