深度长文：量子世界为何存在不确定性？本质到底是什么？

简单来讲，三个字：不知道！

物理学家们都是聪明绝顶的，但在这个问题上，物理学家们与我们普通吃瓜群众是一样的，都不知道问题的答案。

但是，“不知道”也是分等级的，物理学家们只是不知道量子世界的“底层逻辑”到底是什么，不过他们对于量子力学的了解和认知程度显然比普通人更深。

就好比没有人知道这个世界的“真相”，但这并不妨碍人们去研究这个世界，在研究世界的同时，可以让我们逐渐接近世界的真相。

量子世界也是如此，物理学家们并不知道量子世界为何会拥有如此诡异的不确定性，为何是量子力学统治着量子世界，但他们知道量子力学的确真实存在。

说白了，量子力学只是物理学家们在探索量子世界的过程中发现的客观存在的规律，人们并不能决定这个规律的存在，只能发现并利用规律。

有人经常会有这样的疑问：为什么量子世界不允许微观粒子同时拥有确定的位置和速度？实际上这种质疑是没有道理的，或者说质疑的方向错了。

不是量子世界不允许，而是量子世界本来就是那样子的，物理学家发现了微观粒子具有不确定性这个事实，至于为什么会存在不确定性，天才知道！起码目前人们并不知道。

那么，物理学家们是如何理解量子世界的不确定性呢？

有一个公式可以描述微观粒子速度和位置的不确定性关系，位置不确定性与速度不确定性的乘积，必然不小于一个常数。

这个常数与普朗克常数有关，非常小，但肯定比零要大。这就意味着微观粒子位置和速度的不确定性不可能为零。不确定性为零，就意味着确定。所以，微观粒子的位置和速度都不可能是确定的，两者都具有不确定性。

虽然目前未知物理学家们并不知道量子世界为什么会有不确定性，但一直在探寻这种现象背后的本质。

网络上对不确定性的科普中，有一种观点认为，是人们的观测行为导致了微观粒子的位置和速度不确定。具体来讲就是，不管我们通过任何形式对微观粒子进行观测，一定会通过光，光子一定要照射到微观粒子才能进行观测。

而光是有能量的，这种能量自然会对微观粒子的位置和速度造成一定影响，对微观粒子造成干扰，改变其运动状态。

这种观点很容易被大众接受，毕竟很容易理解，也很符合我们的日常生活经验。

但其实这种解释是不严谨的，所谓的“不确定性”并不是因为人们的观测行为导致的，而是量子世界的固有属性，哪怕是某种观测行为不会对微观粒子有任何影响，这种不确定性仍旧存在。

如果微观粒子的不确定性是因为人们的观测干扰导致的，那就说明在人们观测之前，微观粒子已经具有某种确定状态，这显然不是不确定性想要表达的东西。

有很多实验早就证明了微观粒子的不确定性肯定是存在的，而观测行为只会让这种不确定性坍缩为“确定性”。

最著名的实验就是电子双缝干涉实验，很多人肯定都听说过该实验，实验过程和结果也颠覆了人们的三观。

这里就不再详述该实验了，总之就是一点，当我们不对实验中的电子进行任何观测时，电子的确会表现出不确定性，电子就是一种波，也只有波才能表现出干涉和衍射行为，最终在接收屏上产生明暗相间的干涉条纹。

如果非要把电子看作粒子的话，就会很容易让我们产生“不愉快”，因为在我们的固有印象里，粒子在某个瞬间就应该具有明确的位置和速度。

但现实情况下，如果电子是一种粒子，就会产生违反我们常识的结果：电子这个粒子会变得无处不在，甚至同时出现在两个不同的地方！

这就很难理解了，就像现实生活中，一个玻璃球可以同时出现在两个不同的地方一样，可以出现在你面前，也可以同时在月球上出现，这样的结果显然是很难被人接受的。

而当我们试图对电子的行为进行观测时，电子就好像知道有人在观测一样，瞬间就从无所不在的不确定性坍缩为唯一的确定状态，用物理学术语描述就是：观测导致了“波函数坍缩”。

也就是说，没有观测时，电子会以概率云的形式表现出来。而一旦实施了观测，电子就乖乖地表现为确定状态。

往深了讲，世界的真实状态到底是什么，取决于我们的观测。这是不是意味着根本就不存在所谓的客观世界呢？

扯得有点远了，到这里就打住吧，不然再探讨下去就涉及到世界的本质了，我也不敢乱讲，不然就有“民科”的嫌疑了。

我想说的是，量子世界的不确定性的确存在，而观测行为导致“波函数坍缩”也真实存在，至于量子世界为什么会存在不确定性，观测行为为什么又会导致“波函数坍缩”，人们并不知道。

进一步来讲，对于量子世界中的不确定性，我们都知道爱因斯坦和玻尔之间有很大的冲突，以两人为首的两大学派也上演了长达数年的辩论。很多人会因此误认为爱因斯坦反对量子力学，其实不然，爱因斯坦也是量子力学的奠基人之一，他怎么会反对量子力学呢？那不是打自己的脸吗？

爱因斯坦反对的其实是玻尔为首的哥本哈根诠释，该诠释认为不确定性就是量子世界的固有属性，但爱因斯坦并不那么认为，他认为所谓的“不确定性”只是表象，一定还存在更深的“底层逻辑”来诠释不确定性，爱因斯坦因此还突出了“隐变量理论”，认为量子力学还存在没有被发现的某种隐变量，如果发现了隐变量，就能更好地诠释不确定性了。

但直到目前为止，物理学家们也没有找到隐变量存在的证据，甚至著名的贝尔不等式直接否定了隐变量的存在，这也是为什么哥本哈根诠释能成为如今量子力学的正统解释。

总结

量子力学中的很多诡异现象，比如说不确定性，叠加态，量子纠缠等是真实存在的现象，之所以很难被我们接受，很大一部分原因在于我们生活在宏观世界，而宏观世界里并没有那些故意现象，如果我们一开始就生活在微观世界里，当然会认为那些现象太正常不过了，反而会对宏观世界的运行规律产生怀疑。

而对于观测行为导致的不确定性瞬间坍缩为确定性的“波函数坍缩”，也只是物理学家们的一种假设。言外之意，物理学家们也不知道为什么会发生“波函数坍缩”，只是发现了这种现象的确存在。

这就好比我打了你一耳光，你感觉到很疼。“打”这个动作就相当于量子力学里的“观测”，而“疼”就相当于“波函数坍缩”。

不同的是，物理学上能解释“你为什么会疼”，但不能解释“为什么会存在波函数坍缩”，起码目前并不能解释！其实也不用解释，刚才说了，波函数坍缩就是一个假设，也可以认为是公理，公理自然无需解释！