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引言
是时候应用全新的思考逻辑了

相对来说,经典力学比较直观,一切事物都会按照可预见的方式运行。一个有经验的球手只需瞄一眼飞行中的球,就能依据它的位置和速度判断落点,从而及时地接到球。当然,突然刮起的一阵风可能会让他失算,但这只是因为他没有考虑到全部变量。有一个明显的道理可以解释为什么经典力学会符合直觉:人类,或者人类出现之前的动物,每天都会为了生存而使用经典力学。但直到20世纪都还没有人使用过量子力学,量子力学描述的物体太小,完全超出了人类感知的范围。所以人类没有进化出有关量子世界的直觉也就说得通了,我们唯一能够领悟它的方法就是使用抽象的数学重塑我们的直觉。幸运的是,我们确实进化出了这种重塑之力,但为什么有如此这般的进化,还是未解之谜。

通常我们先学习经典力学,之后才会接触量子力学,但是实际上量子力学要比经典物理学更为基础。就目前所知,量子力学能够精确地描述任何一个物理系统,而对于其中那些足够大的系统来说,经典力学可以很好地近似量子力学,所以经典力学只不过是一个近似的概念。从逻辑的角度上说,我们倒是应该先学习量子力学才对,然而很少有物理教师愿意接受这样的授课顺序。这个系列讲座“理论最小值”也是从经典力学开始的。在“量子力学”部分的讲座中,经典力学只在接近结尾的时候才有一些出场机会,远在量子力学原理的解释之后。我认为这才是正确的呈现方式,不仅在逻辑上,而且在教学上也是对的。也不要陷入另外一个误区,不要认为量子力学只是经典力学的“新外衣”。实际上,量子力学在技术上比经典力学要更简单。

最简单的经典系统就是双态系统,相当于计算机科学中的基本逻辑单元——比特。它可以代表任何只有两种状态的东西。比如,一枚硬币的正面与反面,一个闸门的开与关,或者被限制在一点的小磁石的南极与北极。就像你期待的那样,双态系统简单极了,特别是在你学习了《理论最小值:经典力学》的第1讲之后,真会觉得双态系统单调到无聊。在本书中,我们还是从量子力学版本的双态系统开始介绍,该双态系统叫作量子比特,相比之下它就好玩多了。为了理解它,我们需要全新的思考方式,以及全新的逻辑。 x2X/CKwnb8MvCBVoiRVOlJnp8Kc3EckLMYVTY8XvyeME1WrTATXvdbyu7NWK/Z8z

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