量子力學 （QM）是有史以來最成功和最迷人的理論之一，但也是最被誤解的理論之一。許多人都聽說過量子現象，如疊加態、纏結、不確定性和穿隧，但他們往往對它們的含義有誤解。在這篇文章中，我們將嘗試澄清一些關於量子力學最常見的誤解。
1、量子力學既奇怪又神秘
關於這一理論最常見的誤解之一是，它是一個違背常識和邏輯的奇怪和神秘的理論。這部份是因為量子力學在流行媒體和文化中的呈現方式，這種呈現方式經常聚焦於量子現象引起的悖論和謎題，如薛定諤的貓、雙縫實驗和量子隱形傳態。
然而，量子理論並不奇怪， 它只是一個描述自然界在最小尺度上行為的數學框架。 量子力學基於確立良好的原則和實驗，它做出了精確且可測試的預測，這些預測已經透過無數次的觀測和測量得到了驗證。這不是信仰或解釋的問題，而是事實和證據的問題。
2、量子力學與相對論不相容
關於量子力學的另一個常見誤解是，它與相對論不相容，相對論是物理學的另一個主要分支，處理宇宙中最大尺度上的物質和能量的行為。相對論描述了空間和時間如何受到重力和運動的影響，並預測了諸如時間膨脹、長度收縮、重力透鏡和黑洞等現象。
在量子力學和廣義相對論之間，存在一種普遍的感覺，認為這兩套理論在基本層面上是不一致的，這種觀感促使人們形成了一種認為它們相互排斥、無法統一的論述。 一方面，量子力學依賴於概率基礎，挑戰了經典的因果關系和決定論觀念，而廣義相對論則牢牢地根植於決定論的框架之中，將時空視為一個平滑的連續體。
然而，量子力學和相對論並非不相容，它們是互補的。這兩個理論都是對自然界有效和準確的描述，但它們適用於不同的領域和範疇。量子理論對於小且輕的物件更為相關，如原子和光子，而相對論對於大且重的物件更為相關，如恒星和星系。量子力學和相對論都是更一般和統一理論的極限情況，物理學家仍在尋找這一理論。這個理論被稱為 量子重力（ quantum gravity ） ，旨在解釋重力如何在量子層面上工作，以及量子現象如何影響空間和時間的結構和演化。
3、它本質上是決定論的
關於量子力學的第三個常見誤解是，它是決定論的，意味著它能夠確切預測任何物理過程或測量的確切結果。這部份是因為量子力學在數學上的表述方式，使用了一組稱為 薛定諤方程式的方程式 ，描述了量子系統狀態隨時間的演化方式。
薛定諤方程式是決定論的，意味著如果我們知道一個量子系統的初始狀態，就可以確定地計算出它在任何後來時間的狀態。盡管如此，量子力學並非是決定論的，而是概率論的。這是因為量子系統的狀態不是一個確定且可觀測的內容，而是可能結果的疊加態，每個結果都有一定的概率。
量子系統的狀態由一個稱為 波函數（ wave function ） 的數學物件表示，它編碼了所有可能結果的概率。波函數並不告訴我們結果會是什麽，而只是告訴我們其發生的可能性有多大。結果只有在我們進行測量時才會揭示出來，此時波函數崩潰為其中一個可能的結果，這一過程是隨機且不可預測的。
這被稱為測量問題，它是量子力學中最令人困惑和爭論的方面之一。
4、非局域性（ The non-local nature ）
關於量子力學的第四個常見誤解是它具有非局域性， 意味著它允許遠距離的物體之間瞬時相互作用 ，不論距離多遠。這部份是由於 量子纏結（ quantum entanglement ） 現象，當兩個或更多的量子系統以某種方式相互作用時，它們的狀態在量子意義上變得相關。當兩個量子系統纏結時，它們的狀態不是獨立的，而是相互依賴的，即使它們被遠距離分開。這意味著測量一個系統將影響另一個系統的狀態，並且揭示關於它的資訊，無需任何物理接觸。這被稱為量子非局域性，它被愛因斯坦描述為「超距作用」。
量子力學本質上是局域性的，堅持沒有任何效應可以超過光速的原則 。量子非局域性，經常被誤解， 指的是在纏結粒子上的測量中的統計相關性，而不是物理效應或訊號的傳遞 。這些相關性不支持超光速通訊或影響，而僅僅反映了纏結量子態的內容。
因此，量子非局域性，雖然違反直覺，但並不違反物理定律，是量子現實的自然方面。
5、薛定諤的貓是字面解釋
神話：薛定諤的貓思想實驗意味著一只貓可以同時處於死亡和活著的狀態。
現實： 這個著名的思想實驗旨在批評量子力學的哥本哈根解釋 。它展示了將量子原理套用於宏觀物體的荒謬性。
6、海森堡不確定性原理關於測量的局限性
神話：不確定性原理僅僅反映了我們的測量能力的局限。
現實： 該原理是量子系統的一個基本內容，它指出某些 內容對 （如位置和動量）不能同時被任意精確地知道。
這不僅僅關於測量的局限；它是量子理論本質的一部份。
7、量子力學沒有實用價值
量子力學處理的是宇宙最小尺度上的物質和能量的行為，這些尺度遠遠超出了我們通常感官和儀器的觸及和分辨能力，似乎與我們生活和感知的宏觀及經典世界無關。然而，量子力學並非無用。這是因為量子力學不僅是自然的描述，也是工程學的處方，它允許我們設計和構建新的器材和技術，這些技術利用並駕馭了物質和能量的量子現象和內容。
量子力學是許多領域和學科的基礎和根基，如原子和分子物理學、化學、納米技術、生物技術、資訊科技和量子技術。量子力學是許多發明和創新的源泉和起源，如激光、LED、晶體管、微芯片、太陽能電池、MRI掃描器、原子鐘、GPS和量子電腦。
8、量子理論與量子神秘主義
量子力學基於嚴格的數學公式和實驗驗證，並且做出了精確且可測試的預測，這些預測已經透過無數次的觀察和測量得到了確認。這不是信仰或解釋的問題，而是事實和證據的問題。
一些人試圖使用量子力學來證明或解釋各種形而上學、精神或神秘的觀念和實踐，如意識、智能、自由意誌、靈魂、上帝、輪回、心靈感應等。這被稱為 量子神秘主義（ quantum mysticism ） ，被大多數科學家和哲學家認為是偽科學。它經常基於誤解或扭曲量子物理的概念和原理，如疊加態、纏結、不確定性、波粒二象性等。它也經常基於選擇性參照或錯誤參照一些量子物理的創始人或先鋒的說法，如愛因斯坦、玻爾、薛定諤、海森堡等，這些人並沒有將它們直接與量子物理聯系起來。
量子神秘主義不是量子物理的一個有效的延伸或套用，而是對它的誤用和濫用。
量子力學不支持或暗示現實的任何神秘或超自然方面，而只是在量子層面描述和解釋現實的自然和物理方面。量子力學不依賴於或涉及任何意識、智能或觀察者，而只依賴於量子系統和測量器材之間的相互作用和能量及資訊的交換。理論不創造或揭示任何現實，而只是預測和確定測量和觀察結果的概率和不確定性。
9、量子計算能解決所有計算問題
神話：量子電腦能比經典電腦更快地執行所有計算。
現實： 量子電腦在解決特定類別的問題上顯示出比經典電腦更高的效率，如分解大數碼或模擬量子系統，但它們並不是在所有計算任務上都具有普遍的優勢，至少到目前為止是這樣。
