《量子化：量子如何改变世界》

[韩语]朴权

黄彦涛译

中国译文出版社

全世界的物理学家都指出了“宇宙量子化”的概念，宇宙中的一切物质都是由量子构成的。 同时，量子宇宙还蕴含着深刻的哲学意蕴。 本书从量子的角度探索世界的本质，将极其难懂的前沿物理学内容一一演绎成公式，并提出深刻的哲学命题，阐释了生命终极问题的答案——宇宙 ，以及世界上的一切。

量子力学很奇怪，甚至令人难以置信。 根据量子力学，世界上的一切都是粒子和波。 更严格地说，虽然粒子本身就像一个点，但它的位置却像波一样在空间中展开，描述这些波的函数称为“波函数”。

波函数告诉我们粒子在特定位置的概率，而我们所知道的就是这个概率。 无论我们多么努力，都不可能知道更多。 乍一看，这似乎是量子力学的极限，但矛盾的是，正是因为这个极限，量子力学所描述的宇宙才显得更加奇妙。

怎么理解呢？ 令人费解的是，量子力学的美妙之处在于波函数本身而不是概率。 波函数不是由普通数组成的函数，这里所说的“普通数”指的是实数。 如果波函数本身是一个概率，那么波函数就是一个介于0和1之间的实数。但是，波函数不仅包含实数，还包含一个叫做虚数的数。 虚数，字面意思是“虚数”。 虚数之所以称为虚数，是因为它具有平方后变成负数的奇妙特性。

也就是说，波函数是由实数和虚数两种数组成的函数。 这种具有实部和虚部的特殊数称为“复数”。 复数就是字面上的“复数”，概率就是波函数的实数和虚数的平方和。

那么，问题是，如果我们只能知道概率，为什么我们需要波函数？ 也就是说，所谓的概率，只要一个数就够了。 为什么一定要用实数和虚数组成的波函数来表示呢？

至今还没有人弄清楚真正的原因。 但是，如果我们想让宇宙以我们目前熟悉的形式存在，那么概率和波函数缺一不可。 即使只能测量概率，波函数也是必不可少的，因为它是宇宙中所有基本力相互作用的方式。

这里所说的根本力是什么？ 宇宙中有四种基本力，即引力、电磁力、弱力和强力。 重力是人们日常生活中最熟悉的力。 至于电磁力、弱力和强力，在讲原子的时候简单提到过。 关于引力，虽然还没有完全证明，但相信这四种基本力都可以根据同一个原理，即规范对称原理来描述。

笼统地说，所谓规范对称原理是指虽然有波函数，但实际上只有概率是可测的原理。 说得直白一点，虽然波函数确实存在，但不会被揭示出来。 规范对称原理如何精确提供基本力的原理将在后面更详细地描述。

别着急，你离最后的结论还很远！ 事实上，如果能完美地保持规范对称性原理，就会出现一个严重的问题，即宇宙中的所有物质不可能都具有质量。 规范对称性应该破缺，而且应该自发破缺。 需要指出的是，规范对称性的自发破缺在专业上被称为“希格斯机制”。 规范对称性的自发破缺到底是什么，又是如何让宇宙万物都有质量的，本书后面也会详细解释。

越想越觉得量子力学简直妙不可言。

万物既是粒子又是波，电子波通过共振达到原子的稳定。 然而，无法直接揭示描述电子波的波函数。 其实可测的不是波函数，而是概率。 但奇怪的是，正是这个事实提供了力的原理。

需要提醒的是，波函数并没有完全隐藏它的形状。 如果说宇宙万物都有质量，那么波函数不仅仅是一个概率，而是以复数的形式表现出来。 总之，量子力学通过波函数存在这一事实提供了支撑宇宙所有力和质量的原理。 令人难以置信，但这其中的奥秘不正是它令人着迷的地方吗？

我们的旅程即将开始，量子力学将作为这次旅程的“向导”。 正如量子力学之名，此行注定是一次无与伦比的奇妙之旅。 在激动人心的旅程中，我们将欣赏隐藏在宇宙中的壮丽景色。

当然，这段旅程不会一帆风顺。 因为量子力学引导的旅行会沿着狭窄而细长的道路前行，而这条狭窄的道路四周都是峡谷，挡住了视线。 尽管如此，还是希望通过这次旅行，让更多的人能够一睹峡谷中闪现的美景。 旅行结束后，我们或多或少会明白这个世纪之问——“我们为什么存在？”

现在，让我们踏上征程吧！

作者：朴全

编辑：周益谦