量子力学可信吗，还是纯粹扯淡？

遐错螂渤箔

量子力学弄出来的什么生死叠加态，分裂平行世界这些玄而又玄的东西可信吗？这套理论有大的可信度，还是纯粹扯淡？
作者：一点资讯

levin2008

有一点有必要说一下。本回答针对量子力学的可信度举出了许多印证QM（量子力学）的实验，但没有按照现实物理学发展顺序排序。真实世界中实验物理与理论物理相辅相成，有时实验扩充理论，有时理论指导实验，希望不要对读者造成误解，以为理论只是实验的跟班。

通俗地说，物理学分两拨人，一波负责猜，一波负责试。有时候试出一个怪物，猜的人引经据典做分析（黑体辐射）；有时候猜的人福至心灵，预言到怪物会在哪，喊试的人去找（单电子双缝干涉）。-----------------------时隔多年的分割线-----------------------

于是人生的第一个赞就这么诞生了 修改了一些语句表达 距离通顺又近了一步…
另外关于懵逼的问题引用一句教授的话：It may be true that no one understands quantum physics, but any professional physicist certainly knows how to do quantum physics. If all those interpretation quasi-philosophy you find irritating, you can always just stick to the fact, which is really what physics is all about.  
-----------------------------------------------------------------------------------------第一次认真回答问题 伪处女答
关于量子力学 我们先看看物理学大师怎么看

波尔（渣药奖得主 现代氢原子模型提出者）：如果你没学懵逼，你压根就没学会。 呃。。有点负能量 我们听听其他人怎么看
费曼 （渣药奖得主 纳米技术之父）：我可以负责任的告诉你，在量子力学面前就没人不懵逼！

嗯 以上大概就是量子力学的概况了。本人学了一年半量子，用事实告诉大家，确实懵逼…
当然，物理学家不是自虐狂，这么一套懵逼理论不可能是凭空编造出来烧脑的。一切物理理论的天职都是解释自然，每一个烧脑的理论背后肯定有一个不靠谱的发现。至于量子力学，我们有n个不靠谱的发现…

一切都是从那次伟大的撕逼开始的： 光是什么？
关于光的问题江湖上自古存在两派。气宗，以牛顿牛爵爷为代表，认为光的本质就是一群肉眼不可不见的粒子向着单一方向biubiubiu，biu进了眼睛就形成了视觉，biu到了光滑的墙上自然弹回来，这就是反射。（参照台球）
剑宗，以惠更斯为代表，坚持相信光是一种波，在一个叫以太的介质中传播，并坚持认为只有这样才能解释光的散射，衍射等一系列特性。

两宗的骂战甚嚣尘上，大小物理学家自行站队，但谁也说服不了谁。直到1800年，英国一个眼科大夫做了这样的实验：
他在一个完全不透光的黑色箱子上剪出两条极细的缝隙（像这样 II ）然后把它对准太阳，这样在箱子内部会留下亮斑。按照常理，亮斑应该和缝隙的形状一样（也是这样  II），然后他发现        夭寿了…
他看到的亮斑是这样的


面熟吗？ 再看看这个


没错 这种斑块可以用波的叠加完美解释，特别亮的地方是波峰和波峰叠加，暗处是波峰和波谷抵消的结果。大概原理如下图。



这就是著名的双缝实验

于是，光是一种波的说法就这么被坐实了，同时科学界也有了测量波的基本方法。
后来一个叫麦克斯韦的老头独辟蹊径，随便整理了一下电磁学里面广为人知的四个公式，发现电磁现象也是一种波动方程，顺手推倒了这种波的传播速度，发现居然和光速一致。于是老头天真的认为光就是一种电磁波，顺便把四个公式统一搞到自己名下，也就是现在的麦克斯韦方程组，又顺便创立了一个喜欢算来算去的物理分支，现在一般叫理论物理……（牛人啊）（经指正，麦克斯不仅不是个老头，而且英年早逝，享年48岁。答主被他的大胡子迷惑一直以为这位大牛是老头 感觉被欺骗了… 附图 并感谢@Aaron）





20世纪赫兹设计实验证明老头猜对了 光的确是一种电磁波。

以上大致是烧脑时代的前奏，没过多久世界纷纷发来贺电，好多实验结果    又夭寿了@_@

夭寿1
有人重复了眼科大夫的双缝实验，不过这一次没有用光，而是选用了电子束。长成这样


结果一排排光斑又出现了。 （这样 IIIIII）
学者开始进入蒙蔽阶段，电子明明是粒子，怎么会出现波一样的叠加呢?
然后有人改进了实验，一次只发射一个电子通过双缝，然后在后面的荧光屏捕捉电子的落点。多次试验之后，这次所有人都懵逼了。
电子每次都落在十分随机的位置上，但叠加所有落点，科学家得到了这样的结果



典型的 双缝 干扰图案
一个电子…同时通过了两个缝…自己干扰了自己…
而且如果在两个缝隙中安装电子检测装置，电子只会随机通过一个缝隙，图案瞬间消失。
不仅电子作为粒子会向波靠拢，而且只要你在观测，分分钟变回粒子给你看。

夭寿2
同样是关于电子的实验。假设电子是带负电的小球，那么如果他旋转，就肯定会产生磁场（就像电流在线圈内传导产生磁场，参考电磁铁）。 这是电子就像一块块小磁铁，通过磁场时会改变轨迹。于是实验来了。
收集一些电子，让他们依次通过一组特殊的磁铁，根据电子的偏转就可以判断电子自转方向了。
实验者把磁铁调整到上下方向，电子一半往上飞一半往下飞。
实验者又把磁铁调整到左右方向，电子一半向左一半向右。
好了 so far so good。电子被坐实是有自转的。
然后夭寿发生了！

实验者发现，如果把第一组向上飞的电子再次通过上下磁铁，所有电子都向上偏转。好的，向上转的电子被拣选出来了（转动方向用右手定则判断）。把这些电子送入左右磁铁，一半向左一半向右。那我们拣选向上转而且向左转的电子（经典力学里可以看作斜着转），再次通过上下磁铁
原本已经确定的向上转的电子又开始一半上一半下………
多次试验之后，科学家发现一个头疼的问题，电子好像只记得自己上一次怎么转的。以前的转动方向被完全抹除了。

简化的描述就想这样：把自旋比喻成黑白和胖瘦，在一群电子中把所有白色的分开来，不管过多久它们永远都是白的。但如果再把这些白电子的胖子分出来，它们又变成了半黑半白。。

当时的实验是这样的



如图所示，不仅电子转动行为很怪异，当把实验粒子换成其他粒子的时候，出现了上转 下转和 不转的情况。。。


于是粒子的自旋被发现了（同时根据不同自旋分成了玻色子和费米子，当然，这些都是后话）。

同样的现象也发生在了光的身上。两个间隔90度的光栅已经阻挡所有光线，但在中间插一个斜向的光栅，反而有光线透出。好像光通过第二重光栅的时候完全忘了自己已经被极化过一次了…
横-竖两侧：  不透光
横-斜-竖三层：透光 -_-

除了这些实验，还要黑体辐射问题，光电效应现象，光谱线的发现等等各种无法解释的实验

为了解释这些实验，量子力学应运而生。普朗克 爱因斯坦 波尔 海森堡 波恩 薛定谔 费曼 泡利… 20世纪无数绝顶智慧的大脑，历经半个世纪，终于发展出了一套理论，近乎完美的解释以上所有问题。

可惜的是，这套理论是建立在数学语言上的，微积分 偏微分 各种变换 各种方程各种场成了准确描述这套体系的唯一语言。（有时候觉得自己学的比数学还数学）自然语言足以描述现象，但描述本质就完全不够看了。但大致上他是这样的：


任何微观粒子都可以用一个关于x和t的波形方程准确描述，并涵盖该粒子的所有可测量物理量 一般写作psi
该方程必定符合薛定谔方程
任何观测可以通过对波方程施加算符得到，如位置，动量，动能等
区别于经典物理，观测的结果不以确定形式出现，而是以概率形式 如 Integral[psi* x psi,x,a,b]得到在ab段之间观测到该粒子的概率，其中x即为位置算符。
很多观测不共轭，准确知道其中一个就意味着丢失另一个的数据，比如知道粒子的位置就丢失了关于动量的数据
多状态可以叠加，比如电子一半可能上旋一半 可能下旋就可以写作1/sqrt（2）（上+下），可以理解成电子既上且下，薛定谔的猫同理 既生且死。。
etc etc。。more math more math。。。。

规矩立下了，但为什么粒子遵循这些规矩，天知道…

居然写了这么长…其实真的只是冰山一角。苦逼答主物理是用英文学的 翻译过来自己都不忍心看了 （不过大概也没几个人会看 小坚强）
还是希望大家明确 一个理论的出现绝不是智力游戏，理论是解决问题的。如果一个理论在某个尺度上解释了我们无法解释的现象，并具有一定的外推预言能力（弦理论哭晕在厕所），他就是确凿的科学，骗人把戏之类就无从说起了。

ling332601

额……大家去看看题主的提问吧
有一些奇怪以及神奇的问题

首先题主你说的那些东西都不属于量子力学的范畴，那叫民科

量子力学的主要内容是薛定谔方程，不是猫
是学会用矩阵，算符和波函数描述微观粒子
是学会处理与计算受到微小扰动的微观物理模型

也是电子的干涉与衍射实验

但不是平行宇宙，也不是生死叠加

jzchzhfu

看样子题主不十分了解量子力学。

量子力学是一套完备而精确的理论，尤其和实验结果符合的精度超过了过去的所有的经典理论。其他答案都说得很多了，量子力学的所有推论正在被无数应用精确地验证着。

不过我想题主可能主要是觉得“平行宇宙”这类的概念扯谈，这类试图更深入解释量子力学基本假设的概念有很多，有些已经脱离了物理范畴进入哲学领域（比如波函数塌缩是否和人类意识关联，我认为讨论这个问题首先要回答什么叫做“意识”这个哲学问题），还有很多没有脱离物理范畴的（比如平行宇宙），在目前的技术手段下根本无法提出证伪实验，那么就是说在目前的情况下不具有证伪性，所以严格意义上讲也不能纳入科学体系，所以如果题主把这些理论也纳入量子力学的话，那么这些确实还只是猜想和假设，没有经过实验检验。不过我个人主张这些不是目前的量子力学体系，我们说的量子力学是建立在诸如不确定性原理，薛定谔方程等基本公设上的。在这样的公设基础上的所有计算结果和实验符合得非常完美，可以说，量子力学是最不扯谈的精确描述这个世界的成功的科学理论。

wuqunce

的确，有些连皮毛都不懂的人给你一讲，你就会觉得扯淡了，这不怪你

但不知者，请先保持敬畏