据报道，量子是物理世界里最小的、不可分割的基本单元，是能量的最基本携带者，量子世界跟宏观世界最大的区别，就是量子有多个可能状态的叠加态，量子有不同于宏观物理世界的奇妙现象，其中最为著名的就是量子叠加和量子纠缠。

报道称，量子的叠加态在宏观世界里是存在不了也无法维持的。在宏观的经典世界里，1就是1，2就是2。而在微观的量子世界中，一个状态可以存在于1和2之间，它既不是1，也不是2，但它既是1，又是2。

而所谓量子纠缠，也是量子叠加的一种表现，是指两个处在纠缠态的量子一旦分开，不论分开多远，如果对其中的一个粒子测量，另一个粒子就会立即发生变化，且是不需要时间的变化，在日常生活中，一个人不可能同时出现在两个地方。但在量子世界里，作为一个微观的客体，它能够同时出现在许多地方。

量子纠缠所体现的这种非定域性是量子力学最神奇的现象之一。

所谓“叠加态”是指微观粒子特有的一种状态，微观粒子具有同时存在于多个位置的能力，这种能力在我们宏观世界是非常不可思议的，但是在微观世界却是真实存在的，虽然爱因斯坦很反对这种“叠加态”概念，薛定谔甚至还设计了思想实验“薛定谔的猫”来嘲笑“叠加态”的概念，但随后的“贝尔不等式”证明在微观世界不成立，强有力的证明了微观粒子的确具有“叠加态”，这也证明了大神爱因斯坦也有错的时候，前面关于贝尔不等式我也讲解过，没看的话可以去看看前面几期。

请确保你的确理解了“叠加态”，那么我们可以接着往下谈，叠加态表示微观粒子可以同时处于多个位置，怎么用数学语言来表达这种概念呢？很简单，我们可以把概率分到多个位置，让每个位置都分到一部分概念即可，我们用一张图来表达宏观物体和微观物体关于位置的信息，也就是前面几期我多次谈到的“位置概率图”，如下图所示。

为了照顾没看前面文章的朋友，我再解释下“位置概率图”，其实就是把粒子的位置放到横坐标，纵坐标放粒子出现的概率值，我们对比两幅图可以看出，宏观世界的位置概率图是一条竖线，只有某一个位置分到了概率且为100%，其余位置分到的概率值为0%，也就是一个位置“吃独食”的感觉。但是微观世界的“位置概率图”却是大家一起“吃大锅饭”的感觉，每个位置多少都分到了一点概率值，所以这下你理解叠加态的数学表达方式了吧，其实就是把每个位置分到的概率值表达出来即可。

所以一个微观粒子虽然我们没观察前并不知道微观粒子到底在哪，但是我们可以说微观粒子处于：A地25%概率+B地35%概率+C地40%概率，也就是微观粒子同时处于A、B、C三地。但是有人会问：你都没观察微观粒子，你怎么就能计算出A、B、C三地的概率？哈哈，其实你会这样问也能理解，因为我们宏观世界计算概率，如果无法用理论来计算，就只能去把一个实验重复做，然后统计次数来估算概率，比如我们抛硬币想知道正面的概率，假设我们啥理论都不知道，那么我们只需重复实验1000次，然后统计下正面的次数，就可以估算出来概率。

但是微观世界为啥我们没观察，就能提前知道微观粒子处于各个地方的概率值了？很简单，因为我们也可以像宏观世界一样把实验重复做，然后统计出现在各地的次数来估算概率，实验做很多次你就会发现一些规律，这些规律就是微观世界的物理规律，薛定谔就是用这种大量实验统计各个位置出现次数的方法“猜”出了薛定谔方程，关于薛定谔方程前面我也花了一期文章来讲，这里如果没看可以先去看看。

所以我们之所以不观察微观粒子就知道各个地方出现的概率，是因为我们掌握了微观世界的某种规律，也就是用“薛定谔方程”解出波函数，有了波函数就能知道微观粒子将来任意一个时刻各个地方出现的概率值了。所以波函数其实就是用来预测一个微观粒子未来某个时刻某位置出现的概率值的。

但是你也许又会有疑问：仅仅知道概率值就足够了吗？我们宏观世界可以用牛顿力学去预言一个物体将来的运动，每一个时刻都可以给出100%概率的确定结，微观世界能否也找到一个类似“牛顿力学”的这种物理规律，让我们可以预言一个电子将来一定100%出现在某位置？

虽然我们很想找到这种“类似牛顿力学”的物理规律，爱因斯坦也想找到，所以说爱因斯坦认为目前量子力学不完备，可能存在“隐变量”。可是我们却找不到，无论如何费劲去找就是找不到，所以此时你可能又会有疑问：现在找不到，不代表将来找不到，以后技术更发达，也许就能找到了呢。

我非常遗憾的告诉你，以后无论技术如何发展，你还是找不到。为什么我敢这么肯定的告诉你这个结论呢？因为很简单，微观世界只能预测概率不是因为我们观察技术不行，而是因为“概率”是微观世界的本质属性，也就是微观物体本身就一直处于“不确定状态”。很多人认为我们之所以对微观粒子用概率描述，是因为微观粒子运动速度太快，所以看起来好像同时处于多个位置，实际微观粒子一直都只处于一个位置，只是运动太快而已。有这种想法的朋友很多，但是大家是否想过一个问题，一个微观粒子运动速度再快能快过光速吗？以我们目前的测量技术，连光速都可以精确测量出来，难道还不能用我们的技术去追踪一个小于光速的微观粒子？所以说“因为微观粒子太快导致我们测不准其属性”这种说法是极度错误的，我们之所以无法确定一个微观粒子而必须谈概率只有一个原因：微观粒子本来就不确定。

科学越是进步，就越有更多的问题和困惑得到解决与消除，但在这一过程中，问题和困惑的总量并不是变少了，而是变多了。

科学越是发展，人类对于世界本质的认识就越是感到困惑，特别是在量子力学出现之后，困惑就始终没有离开物理学家们的大脑。量子力学其实是一个非常有趣的东西，纵观人类的科学发展史，毫无疑问，量子力学是迄今为止可以通过实验进行证明的最为精确的物理理论，但讽刺的是这种最为精确的物理理论的本质竟然是随机的。

既然是随机的，那又如何能够称之为精确呢？这是因为量子力学的本质虽然是随机的，粒子所处的位置是无法确定的，但是用于描述量子力学波函数演化的方程之中并没有不确定的成分，这个波动方程就是著名的薛定谔方程。

量子力学作为一种基础理论，我们平日虽然接触不到，但是我们所使用的大多数科技产品之中都能够找到它的影子。

如果没有量子力学，那么迄今为止我们对于原子以及原子核的认知可能还处于一片空白的状态，对于超导现象也无法理解，我们现在所使用的很多高科技产品也都将不复存在。所以，没有人质疑量子力学波动方程的正确性，也没有人质疑有关量子力学的实验结果，科学家们质疑的是量子力学的内涵。

这就好比，你吃到了一盘美味的大餐，而主厨告诉你这道菜之所以美味是因为在其中放置了蚝油。你并不质疑大餐的美味，也并不怀疑主厨的技艺，你质疑的是蚝油在其中的作用，你并不认为蚝油的添加是大餐美味的原因。

科学家们对于量子力学的质疑主要就在其随机性上。

在宏观世界，一个小球的运动轨迹是确定的，将一个小球在每一个时间点所处的位置连接起来就成为了一条线。而微观世界并非如此，根据波函数的描述，粒子在同一时间空间中的每个位置都存在着数值，也就是说一个粒子同一时间弥漫在整个空间之中。

当然，这是不可能的，所以量子力学将波函数解释为了概率波，也就是同一时间粒子可能出现在空间中的任意一点，不同的位置拥有不同的概率，但其具体出现在哪里是无法确定的。以波尔为首的哥本哈根学派的科学家们对于量子力学的不确定本质是深信不疑的，他们认为世界的本质就是不确定的。而以爱因斯坦为首的另一派科学家则始终对此持有反对意见。

爱因斯坦认为上帝不会掷骰子，世界的本质一定是确定的。

在宏观世界之中，不确定性是不存在的。在宏观世界中你是找不到真正的随机事件的。比如当我们投掷硬币的时候，到底是正面朝上还是背面朝上，实际上并不是随机的。我们以为这个事件是随机的，是因为我们对于投硬币时的力度、发力的角度、空气的流动干扰等数值没有精确的认知，如果我们能够知道这些精确的数据，那么我们完全可以准确计算出硬币的朝向。

用爱因斯坦的话来说，就是我们之所以为认为某件事是随机的，是因为我们没有了解到这件事情之中全部的“隐变量”。宏观世界真的不存在随机和概率吗？是的。再举一个例子，一个人走在街上被楼上掉下的花盆砸死了。这是不是随机事件？不是，这个事件从这个人出生的时候就已经确定了。

如果我们能够知道全部的“隐变量”，那么我们就能够在这个人出生的时候预知到他被花盆砸死的事件。

简言之，我们如果了解了世界上每个人所有的行为数据，那么我们就能够计算出某个人最终一定会养花，一定会在某时撞掉那个花盆，而某人又一定会在那个时间出现在那个地方被花盆砸到。但事实上我们无法得知所有的数据，所以这就成为了一个随机事件。但事件的本质并不是随机的，只是我们无法完全认知这个事件所涉及的全部“隐变量”而已。

既然宏观世界不存在真正的随机性，那么为什么量子力学所描述的微观世界是随机的呢？本质上随机的微观世界又如何能够与完全确定的宏观世界相连接呢？正是基于这一点，爱因斯坦始终认为量子力学的随机性是源于对“隐变量”的认知不足。但后来出现的贝尔实验却无数次否定了爱因斯坦的理论。如果说宏观世界的确定性和微观世界的随机性都是正确的，那么只能有一种方式将二者结合起来，那就是将微观世界的不确定性描述为一种叠加态。粒子始终处于一种“既在这又在那”的叠加态，而当我们观察它的时候，它则通过波函数坍缩成为一种确定的状态。

科学越是进步，就越有更多的问题和困惑得到解决与消除，但在这一过程中，问题和困惑的总量并不是变少了，而是变多了。

科学越是发展，人类对于世界本质的认识就越是感到困惑，特别是在量子力学出现之后，困惑就始终没有离开物理学家们的大脑。量子力学其实是一个非常有趣的东西，纵观人类的科学发展史，毫无疑问，量子力学是迄今为止可以通过实验进行证明的最为精确的物理理论，但讽刺的是这种最为精确的物理理论的本质竟然是随机的。

既然是随机的，那又如何能够称之为精确呢？这是因为量子力学的本质虽然是随机的，粒子所处的位置是无法确定的，但是用于描述量子力学波函数演化的方程之中并没有不确定的成分，这个波动方程就是著名的薛定谔方程。

量子力学作为一种基础理论，我们平日虽然接触不到，但是我们所使用的大多数科技产品之中都能够找到它的影子。

如果没有量子力学，那么迄今为止我们对于原子以及原子核的认知可能还处于一片空白的状态，对于超导现象也无法理解，我们现在所使用的很多高科技产品也都将不复存在。所以，没有人质疑量子力学波动方程的正确性，也没有人质疑有关量子力学的实验结果，科学家们质疑的是量子力学的内涵。

这就好比，你吃到了一盘美味的大餐，而主厨告诉你这道菜之所以美味是因为在其中放置了蚝油。你并不质疑大餐的美味，也并不怀疑主厨的技艺，你质疑的是蚝油在其中的作用，你并不认为蚝油的添加是大餐美味的原因。

科学家们对于量子力学的质疑主要就在其随机性上。

在宏观世界，一个小球的运动轨迹是确定的，将一个小球在每一个时间点所处的位置连接起来就成为了一条线。而微观世界并非如此，根据波函数的描述，粒子在同一时间空间中的每个位置都存在着数值，也就是说一个粒子同一时间弥漫在整个空间之中。

当然，这是不可能的，所以量子力学将波函数解释为了概率波，也就是同一时间粒子可能出现在空间中的任意一点，不同的位置拥有不同的概率，但其具体出现在哪里是无法确定的。以波尔为首的哥本哈根学派的科学家们对于量子力学的不确定本质是深信不疑的，他们认为世界的本质就是不确定的。而以爱因斯坦为首的另一派科学家则始终对此持有反对意见。

爱因斯坦认为上帝不会掷骰子，世界的本质一定是确定的。

在宏观世界之中，不确定性是不存在的。在宏观世界中你是找不到真正的随机事件的。比如当我们投掷硬币的时候，到底是正面朝上还是背面朝上，实际上并不是随机的。我们以为这个事件是随机的，是因为我们对于投硬币时的力度、发力的角度、空气的流动干扰等数值没有精确的认知，如果我们能够知道这些精确的数据，那么我们完全可以准确计算出硬币的朝向。

用爱因斯坦的话来说，就是我们之所以为认为某件事是随机的，是因为我们没有了解到这件事情之中全部的“隐变量”。宏观世界真的不存在随机和概率吗？是的。再举一个例子，一个人走在街上被楼上掉下的花盆砸死了。这是不是随机事件？不是，这个事件从这个人出生的时候就已经确定了。

如果我们能够知道全部的“隐变量”，那么我们就能够在这个人出生的时候预知到他被花盆砸死的事件。

简言之，我们如果了解了世界上每个人所有的行为数据，那么我们就能够计算出某个人最终一定会养花，一定会在某时撞掉那个花盆，而某人又一定会在那个时间出现在那个地方被花盆砸到。但事实上我们无法得知所有的数据，所以这就成为了一个随机时间。但事件的本质并不是随机的，只是我们无法完全认知这个事件所涉及的全部“隐变量”而已。

既然宏观世界不存在真正的随机性，那么为什么量子力学所描述的微观世界是随机的呢？本质上随机的微观世界又如何能够与完全确定的宏观世界相连接呢？正是基于这一点，爱因斯坦始终认为量子力学的随机性是源于对“隐变量”的认知不足。但后来出现的贝尔实验却无数次否定了爱因斯坦的理论。如果说宏观世界的确定性和微观世界的随机性都是正确的，那么只能有一种方式将二者结合起来，那就是将微观世界的不确定性描述为一种叠加态。粒子始终处于一种“既在这又在那”的叠加态，而当我们观察它的时候，它则通过波函数坍缩成为一种确定的状态。

宇宙间存在着一个强大的妖兽，它的名字叫做拉普拉斯，它善于推演，只要它能够获取宇宙中的一切信息，那么它就能准确的推演出宇宙未来的变化，丝毫不差，这就是著名的拉普拉斯信条，也可以称之为宇宙决定论。

简单来讲，决定论认为宇宙中所发生的一切都是有原因的，原因导致结果，所以只要能够知道一件事情的确切信息，就能够得出其未来的演化。无论是山石流水，还是人类行为，乃至于整个宇宙都是如此。决定论无论是在哲学领域，还是在科学领域，都引起了较大的争论，因为决定论彻底否定了人的自由意志。

如果人的所有行为以及宇宙的未来都是已经决定好的事情，那存在还有何意义呢？

幸好，决定论是错误的，拉普拉斯兽也并不存在于这个宇宙之中，因为宇宙充满了随机性。

关于随机性，最有力的证据就存在于量子物理学以及量子力学所描述的微观世界之中。著名的思想实验“薛定谔的猫”就是其中极具代表性的一个。薛定谔的猫实际上是将一种微观世界存在的量子叠加现象用宏观世界的事物描述了出来，将一只猫和毒气瓶放在盒子里，毒气瓶上有一把锤子，锤子由随机衰变的放射性物质所控制。

所以，在打开盒子之前，无法知道猫是死是活，因为放射性物质的衰变是完全随机的，因此此时的猫就处于一种“既死又活”的叠加态。

当然，猫不可能既死又活，但如果你把它想象成为一个量子就可以了。该实验包含了微观世界的量子叠加和观测本质等问题，充分说明了微观世界的不确定性原理。在微观世界中，量子的变化是真正的随机，是不可预测的，所以也可称之为真随机。那么，随机是微观世界所特有的吗？不，在宏观世界中，随机性同样存在。但宏观世界的随机性与微观世界的随机性是有着本质区别的。

宏观世界里没有既死又活的猫，也没有其它真正处于叠加状态的事物，所以这里并没有真随机，但随机性会以另外一种形式出现，我们可以将这种随机称之为伪随机。

造成伪随机出现的原因主要有两个，一个是信息获取不足，另一个则是信息获取过量。举例而言，股票走势是具有随机性的，没有人可以准确的计算出股价的变动，但事实上股价的变动是一个完全逻辑性的行为，是可以精确计算出来的。那么为什么它会成为一个随机事件呢？是因为我们的信息量获取不足。如果我们能够知道全世界每一个直接或间接参与股票交易的人的行为信息，那么我们自然可以进行精确的计算。可事实上我们无法获取如此庞大的信息。

另外一个例子则是天气预报，没有任何一个国家或地区的天气预报可以保证百分百准确，但是关于影响天气的所有信息，我们几乎都可以获取，那么为什么还无法做出零失误的预报呢？

原因在于信息获取过量，但我们处理和计算信息的能力不足，我们无法利用所有庞杂的天气信息而精确计算出未来天气的演化。理论上，宏观世界的事物应该是确定的，但这种确定只是针对于宇宙本身而言，而从人的角度来看，由于信息获取和处理能力的不足，宏观世界仍然是一个充满不确定的世界。随机性既存在于微观世界，也存在于宏观世界。