量子力学是技术还是科学？

遐错螂渤箔

前段时间人们谈论我国的古代四大发明，认为是技术，类推一下，那量子力学也应该算作技术，因为我们并不知道量子为什么会纠缠，也不知道量子是怎样纠缠的。请问是这样吗？

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量子力学当然属于科学，而不是技术。题主之所以有这样的问题，是因为题主认为我们不知道量子为什么会纠缠，所以感觉量子力学是一个“知其然而不知其所以然”的东西，就像当年中国的四大发明一样。但题主的这个出发点是错误的，错在两个层面。
一，量子纠缠并不是个说不清道不明的东西，实际上量子纠缠完全是量子力学的一个预言。只要学过量子力学的理论框架，你就必然会相信量子纠缠现象的存在。好比只要知道电磁学，你就可以预测，能够造出一样东西叫做指南针。这跟四大发明那种没有理论指导，纯粹是经验总结的，是完全不同的。
如果你要问，量子纠缠的原理是什么？我可以简短地回答你：量子纠缠是多粒子体系特有的一种现象，意思是这个多粒子体系的波函数不能表示成多个单粒子波函数的乘积。用数学术语说，就是这个多粒子波函数不能“分离变量”。如果你看不懂这些表述，没关系，只要明白物理学家对量子纠缠有清楚的描述，就足够了。
二，任何科学理论，都会有一些最基本的原理，是无法在本身的框架内解释的，你只能把它们接受下来。这些原理的可信度，来自从它们得出的预测跟实验相符。如果你以为，一定要每件事都理解得清清楚楚才叫科学，那你就错了，因为根本不存在这样的理论。
比如说，你觉得牛顿力学是不是科学呢？你肯定认为是。那好，请问牛顿第一定律、第二定律、第三定律的原因是什么？你能从其他什么原理推出这些定律吗？你不能。

牛顿
那你为什么认为牛顿力学是科学？其实只是因为你从小就学这些理论，对它们建立了信心。量子力学你不熟，了解得不够多，所以信心不够强，仅此而已。如果你从小就学量子力学，是不是也会觉得量子力学天经地义呢？

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量子力学，是理论物理学，肯定属于科学。所有科学理论，都最后要用到实践中，理论的目的就是为了应用。即使是所有的纯粹抽象上的认知，都最终的目标是应用。不说应用的思想都不会真正普及形成“认知物种”，即使是宗教、即使是哲学观。
现在量子计算机正在不停的向前发展。量子计算的优势和所面临的挑战，都源于量子物理本身。很多人都尝试过解释量子计算的基本原理，但并不总能说明白它与经典计算之间的细微差别。经典计算机是通过一串二进制代码 0 和 1 来编码和操纵信息。量子比特所做的事情在本质上并没有区别，只是它们能够处在 0 和 1 的叠加态下。换而言之，当我们测量量子比特的状态时，会得到一个一定概率的 0 或 1 。
为了用许多这样的量子比特执行计算任务，它们必须持续地处在一种相互关联的叠加态下，即所谓的量子相干态。这些量子比特处于纠缠之中，一个比特的变化能够影响到剩下所有的量子比特。这就暗示了基于量子比特的运算能力将远远超过传统比特。传统电子计算机的运算能力随着比特位的增加呈线性增长，而每增加一个量子比特位，则有可能使量子计算机的运算能力加倍（呈指数增长）。这也就是为什么 5 量子比特位和 50 量子比特位的量子计算机有天壤之别。

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量子力学本身是物理学的核心内容之一，所以是科学。但是很多技术与之密切相关。
量子力学是整个微观物理学所依赖的基本理论框架。一百多年来，它在物理学基础与应用的方方面面，取得了一个又一个的成功，从基本粒子到物质结构，从天体物理到宇宙早期演化，从半导体到激光，从原子能到信息技术，等等。这个历史不是一次性的革命，而是大大小小持续的革命过程，也导致了人类社会和生产生活的深刻变革。现代社会离不开量子力学。1990年代，诺贝尔奖得主莱德曼就说过量子力学贡献了当时美国国内生产总值的三分之一。
“量子”一词最初是普朗克于1900年发明的，他以此驱散当时物理学天空中的一朵乌云：受热物体发出的电磁辐射能量与波长之间的关系。电磁辐射即电磁波，在不同频率范围分别称作可见光、红外线、可见光、紫外线等等。普朗克假设物体发射出的电磁辐射能量是一份一份的，其中每份能量总是一个基本单位的整数倍。这个能量基本单位被他称作能量量子，等于频率乘以一个常数（后称普朗克常数）。1905年，爱因斯坦进一步提出，电磁波本身就是由能量量子组成的，称作光量子（后简称为光子）。这是唯一被爱因斯坦自己称作“革命性”的工作。1913年，玻尔提出，原子中电子的能量只能取一些分立的值，叫作能量量子化。
1925至1927年，海森堡、玻恩、约旦、薛定谔、狄拉克等人创立了系统的量子力学，取代了早期量子论。量子力学是整个一套理论体系，其特征并不能简单归结于分立和非连续。 现在更多情况下，“量子”是作为一个形容词或者前缀在使用，“量子X”是指在将量子力学基本原理用于X，比如量子光学、量子统计、量子凝聚态物理、量子磁学、量子化学、量子电动力学、量子场论、量子宇宙学、量子信息、量子计算等等。量子力学还在进一步发展中。

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关于量子力学是技术还是科学的话题，让我想起了之前在美国念书时候的一个笑话，这个笑话是这样的：Theory is when one knows everything but nothing works. Practice is when everything works but nobody knows why. In our lab, theory and practice go hand in hand: nothing works and nobody knows why.（理论呢，就是一个知道了所有的原理，可是实验确一无所获；实验呢，就是出来了一大堆结果，可是没有人知道为什么。我们实验室呢，是一个理论和实验结合的地方：实验一无所获，也没有人知道为什么）

初读英文版的时候，结合自己实验室的体验，觉得特别好笑（翻译成中文之后可能少了一些笑点）。不过关于技术和科学的区别，可以用这个笑话来类比一下：技术更加关注结果，可能我们不知道为什么，不完全理解过程中的原理，但是发现结果是如此，我们也知道一些手段去改进结果，甚至利用这个制造工具。技术是遵循自然规律，在长期利用和改造自然的过程中， 改造自然的方法，举例说明：中国古代的四大发明就都是技术； 而什么是科学？科学就是自然规律本身，科学就是事物运动的客观规律及其作用，举例说明：牛顿三大定律。科学需要完全理解背后的原理，还要能准确的预测结果。

那量子力学呢？从大帅哥普朗克提出量子的概念，并指出能量是不连续而是一份一份的，到少年天才海森堡利用矩阵描述量子力学，到大情圣虐猫狂魔薛定谔提出薛定谔方程，到众神领袖波尔用量子力学解释氢原子轨道。。。那个在爱因斯坦的描述里掷骰子的上帝正隐隐的开始显露了他的面容。我们不仅渐渐掌握了量子力学的原理，也用他来改造了自然：日常到我正在用来敲字的电脑，你每天刷朋友圈的手机；高大上到墨子号量子通信卫星，量子计算机。。。量子力学的应用无处不在。

所以，答案是量子力学既是技术，又是科学。以上。