漫威电影《蚁人》中，Scott Lang 穿上特制的蚁人服，就会缩小到蚂蚁大小，还会进入量子世界。当然，现实中并没有把人随意缩小的装置。假如人真的能缩小到量子尺度，会发生什么呢？
量子尺度没有固定界限。通常，物体小到几个纳米的时候，就会呈现出明显的量子效应。这时你的尺寸大约是细菌的千分之一，包含了成千上万个原子。如果缩小到比纳米更小，就进入量子世界了——那里是分子和原子的天下。
量子世界的基本设定，和我们平时看到的宏观世界很不一样。如果一个人缩小到量子尺度，他就同时具有了粒子和波的属性，也叫「波粒二象性」。 当然，用宏观世界的形状比喻量子世界是不准确的，你只要接受这个设定就好。
波粒二象性可用上图来辅助理解：从不同角度观察同样一件物体，会看到两种迥然不同的图样。
量子大小的人穿过一个狭缝时，不会完全按照直线路径抵达固定的地点。相反，他有机会抵达狭缝后的很多地点，但是抵达每一个地点的几率却不一样。 如果他多次穿过狭缝，在每次抵达的地点都留下印迹，那他一次又一次穿过狭缝之后，有的地方印迹就多，有的地方印迹就少，会连成一片波纹的模样。这就是波的性质了。
如果量子人奔跑着冲向他的朋友，他们也会撞到一起，然后相互弹开，这就是粒子的性质了。但如果他一遍遍地重复冲撞，他们相互弹开的轨迹方向，又和穿过狭缝的情形类似，会有波纹一样的概率分布。
如果量子人掉到比他大不了多少的狭小空间里，他奔跑的能量就会变得「量子化」。也就是说，他运动的能量是一份一份增加的，像跳着上楼梯。而宏观世界里，人运动的能量可以连续增加，像在斜坡上走路。
量子世界对颜色的感知和宏观世界很不一样，人眼可见的光波，波长在 400-700 纳米，比原子和分子大得多。因此，可见光会绕开比波长小很多的量子人。 单个原子或分子无法像宏观物体那样反射可见光，不意味着可见光不会和它们作用：原子和分子可能会吸收特定波长的光的能量，比如红光或者蓝光，把这份能量变成自己的。这就是被「激发」的过程，是能量量子化的体现。我们大概可以通过量子人「激发」的状态，来判断原子和分子吸收了哪种颜色的光。
量子世界一方面非常奇特，从另一个角度讲却异常单调。在量子世界，我们没有办法区分刘看山和他的爸妈 。 莱布尼茨说，「世界上没有一片相同的树叶」；但是世界上所有的电子、所有的质子，都是一模一样的。 因此，如果大家都变成了量子人，就真的「泯然众人矣」。
特别鸣谢中科院物理所提供科学顾问。5 月 19 日，中科院物理所和刘看山带一起进入奇特的微观物理世界，体验纳米、高压、低温的奇妙旅程。
来源：知乎
编辑：太阳骑士07
发表于 2018-5-17 23:17
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