让我们回到什么是量子力学以及如何使用它。

看不见的景象

好吧，所以你闻到咖啡的味道，你几乎醒了。 您的眼睛已准备好进行日常工作，眨眼并让其发光。 当您考虑一下时，一百万年前，在我们的祖先开始使用火的时候，进入您的面部和眼睛的光是在太阳中心形成的。 如果不需要相同的现象（可能是我们嗅觉的基础，量子隧穿），太阳甚至不会发出称为光子的粒子。

太阳和地球相距约150亿公里，光子只需八分钟即可覆盖该距离。 但是，他们的大部分旅程都发生在阳光下，典型的光子要花一百万年才能逃脱。 因此，该物质被存储在我们的恒星中部，那里的氢密度是铅的13倍，光子可以传播无穷小几分之一秒，然后被氢离子吸收，然后发射出一个光子，从太阳传播出去，等等。大约十亿在这种相互作用中，一个光子最终出现在太阳表面，在这里已经发光了几百万年。

量子力学（©Jay Smith）

没有量子隧道，光子将永远不会形成，太阳也不会发光。 太阳和所有其他恒星通过核聚变产生光，分解氢离子，并在释放能量的过程中产生氦气。 太阳每秒钟将约4万吨的物质转化为能量。 像单个质子一样，只有氢离子具有正电荷并互相排斥。 那么它们如何相互融合呢？
在量子隧穿中，质子的波动性质有时使它们像在池塘表面凝聚的波动一样容易重叠。 它们重叠的事实使质子波足够接近，以至于另一种力（例如仅在很短距离内起作用的强核力）可以克服粒子的电排斥。 质子然后衰减以释放一个光子。

我们的眼睛对光子非常敏感

我们的眼睛已经演化为对这些光子非常敏感。 最近的一些实验表明，我们甚至可以检测单个光子，这提出了一个有趣的可能性：人类可以检测到某些特殊的量子力学情况吗？ 这是否意味着一个人，例如光子，电子或薛定ding的不幸猫，如果直接参与量子世界，就会同时死亡和存活？ 这样的经历会是什么样？

人类的眼睛

“我们不知道，因为没有人尝试过，”新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的物理学家丽贝卡·霍尔姆斯（Rebecca Holmes）说。 三年前，福尔摩斯（Holmes）从伊利诺伊大学香槟分校（Urbane-Champaign）毕业时，是保罗·科威特（Paul Kwiat）领导的团队的成员，该团队表明人类可以探测到由三个光子组成的短时闪光。 2016年，她发现在纽约洛克菲勒大学的物理学家AlipašaVaziri的带领下，一组竞争的科学家发现人们实际上看到了单个光子。 但是，我们看到不必对体验进行精确描述。 瓦齐里（Vaziri）试图看到光子自己闪烁，并告诉《自然》杂志：“这不像看到光。 这几乎是一种幻想的感觉。”

量子力学-实验

在不久的将来，福尔摩斯和瓦齐里希望对人们将光子插入特殊量子态时的感知进行实验。 例如，物理学家可以将单个光子连接到他们所称的叠加，而光子在两个不同的位置同时存在。 Holmes和她的同事设计了一个涉及两个场景的实验，以测试人类是否可以直接感知光子的叠加。 在第一种情况下，一个光子会进入人体视网膜的左侧或右侧，而一个人会注意到他在视网膜的哪一侧感觉到了光子。 在第二种情况下，光子将被放置在量子叠加中，这将使它能够做看似不可能的事情-同时飞向视网膜的左右两侧。

一个人会在视网膜的两侧检测到光吗？ 还是光子在眼中的相互作用会导致叠加“塌陷”？ 如果是这样，是否会如理论所建议的那样在左右两侧同时发生？

丽贝卡·福尔摩斯（Rebecca Holmes）说：

“基于标准的量子力学，叠加的光子看起来可能与真正随机传输的光子左右不同。”

如果发现实验中的某些参与者实际上同时在两个地方都感知到了光子，这是否意味着该人本人处于量子状态？

丽贝卡·福尔摩斯（Rebecca Holmes） 添加：

“你可以说观察者在短时间内可以忽略量子叠加，但是还没有人尝试过，所以我们真的不知道。 这就是为什么要进行这样的实验。”

你以自己的方式感知

现在让我们回到杯咖啡。 您会感觉到杯子是一块坚固的材料，与手的皮肤紧密接触。 但这只是一种幻想。 我们从不碰任何东西，至少在涉及这两个实质性物质的意义上没有。 超过99,9999999999的原子百分比包含空白空间，几乎所有问题都集中在核心。

量子力学（©Jay Smith）

当您用手拿着杯子时，似乎是他的 强度来自杯子和手中电子的电阻。 电子本身根本没有体积，只是像云一样围绕原子和分子的负电荷场的表观零维。 量子力学定律将它们限制在原子和分子周围的特定能级。 当手抓住杯子时，它将电子从一个水平推到另一个水平，这需要肌肉能量，当我们触摸固体时，大脑会将其解释为阻力。

我们的触觉源于围绕人体分子的电子与我们触摸的物体的分子之间极其复杂的相互作用。 根据这些信息，我们的大脑会产生一种幻觉，即我们有一个固体在充满其他固体物体的世界中移动。 与他们接触并不能给我们确切的现实感。 我们的感知可能与实际情况不符。 加州大学欧文分校的认知神经病学家唐纳德·霍夫曼（Donald Hoffman）认为，我们的感官和大脑已经进化为掩盖了现实的真实本质，而不是为了揭示现实。

“我的想法是，无论它是什么，这个事实都太复杂了，将花费我们太多的时间和精力来处理。”

大脑中的世界图像与计算机中的图形界面的比较

霍夫曼将我们大脑中世界构造的图像与计算机屏幕上的图形界面进行了比较。 屏幕上的所有彩色图标（例如回收站，鼠标指针和文件文件夹）与计算机内部的实际状况无关。 仅仅是抽象，简化使我们能够与复杂的电子设备进行通信。

在霍夫曼看来，进化改变了我们的大脑，使其像图形界面一样无法忠实地再现世界。 进化不支持精确感知的发展，它只使用允许生存的东西。

正如霍夫曼所说：

“为现实制定规则。”

霍夫曼和他的研究生最近几年已经测试了成千上万的计算机模型，以模拟他们争夺有限资源的人造生命形式的思想。 无论如何，当事实与为准确感知而做出的事实不匹配时，对生物进行编程以优先考虑身体健康。

例如，如果一种生物被设计为准确地感知例如环境中存在的水总量，并且它遇到一种经过调整以感知更简单的事物（例如，维持生命所需的最佳水量）的生物。 因此，尽管一种生物可以创造出更准确的现实形式，但这种特性并不能提高其生存能力。 霍夫曼的研究使他得出了一个非凡的结论：

“只要我们适应维持生命，就不会适应现实。 我们做不到。”

量子理论

他的思想与一些物理学家认为是量子理论的中心思想相吻合-对现实的感知并不完全是客观的，我们不能与观察到的世界分离。

霍夫曼完全捕获了这种观点：

“空间只是一种数据结构，物理对象本身就是我们在飞行中创建的数据结构。 当我看着一座小山时，我创建了这个数据结构。 然后我移开视线，破坏了这个数据结构，因为我不再需要它了。”

正如霍夫曼的著作所显示的那样，我们尚未考虑量子理论的全部含义及其对现实本质的看法。 普朗克一生中的大部分时间都在努力理解他所创造的理论，并且他始终相信客观存在于我们之外的宇宙。

他曾经写过一篇为什么他在老师的建议下选择了物理学的原因：

“外部世界是独立于人的事物，它是绝对的事物，在我看来，寻求适用于此的定律绝对是人生中最崇高的科学经验。”

像他的教授菲利普·冯·乔利（Philip von Jolly）一样，物理学的另一场革命可能需要再一个世纪才能证明他是对还是错。