世界从根本上就不是你想象的那样
绝大多数人脑海中的原子结构都是错误的。也就是说,世界从根本上就不是你想象的那样。尽管差不多100多年前科学家们就为我们描绘了更真实的世界图景,但我们一直拒绝改进。
你认为原子结构是这样的吗?
原子的成分
下图是广为流传的原子结构模型,尽管它是错误的,但其中也包含了很多关键的正确信息:
- 原子由更小的粒子组成,即不带电的中子Neutron、带正电的质子Protron和带负电的电子Electron。
- 中子和质子组成原子核Necleus,原子核集中了原子绝大部分的质量。
- 电子分布在原子核周围的空间中。
- 大多情况下电子数量和质子数量相同,否则原子就会变成带电离子。
这图的错误有很多,比较明显的有:
- 这种电子轨道的表示法几乎可以说完全错误,下面我们会谈论更多。
- 在原子级别上没有颜色概念。
- 电子不可能这么大,电子实际上还不到质子或中子的千分之一,当然真按照比例画,如果我们用1个像素表示电子,质子就差不多要撑满我们整个屏幕。
- 整个原子的大小和原子核大小的比例要比这个大很多,实际上相差数十万倍,相当于足球场和一只蚂蚁的大小,如果我们用屏幕上一个像素表示原子核,那么它的电子就可能在屋子外面的屏幕上。
原子半径一般数十到数百皮米(pm),而原子核只有数个飞米(fm)。1毫米=1000微米,1微米=1000纳米,1纳米=1000皮米,1皮米=1000飞米。1立方厘米的铁大概包含10的23次方
个铁原子。
Orbit vs Orbital
这两个单词翻译过来都是轨道的意思。但在物理和化学中却是差异很大的两个不同单词。
Atom原子的orbit是指大约100年前丹麦物理学家Niels Bohr尼尔斯波尔确立的,他所描绘的原子结构和上面图中所展示的基本一样,主要不同之处是,波尔原子模型的电子是运行在不同层级的轨道上,并且能够在不同轨道上进行“跃迁”并同时释放或吸收能量(或光子)。
Atomic orbital波尔原子轨道模型
Orbital则是指后来被德布罗意(Louis de Broglie)、波尔、海森堡(Werner Heisenberg)以及薛定谔(Erwin Schrödinger)等人改进得到的新的量子力学原子模型。
量子力学原子模型
量子力学指出,电子的位置是不能确定的(Uncertainty),只能通过一个波函数方程推算出电子在某个位置出现的可能性,没有哪个位置是电子百分百确定出现的位置,也没有哪个位置是绝对不会出现。
这是什么概念?可以说,电子无所在,也无所不在,对于任一个原子,它的电子可能在全宇宙任何一个地方出现,而我们平常所认为的原子大小,只是它出现概率比较高的一个空间区域。
氦原子构想图
如上图所示的氦原子,原子核周边黑灰色区域代表了电子最可能出现的范围,颜色越黑表示电子在这里出现的可能越大,这像云雾一样,称之为电子云。
无轨道、不确定,另外一个更颠覆的区别是并非所有原子的形状都是球形的。
更多电子云形状
如上图所示,根据量子力学波函数方程计算得到的各种电子云的形状,请注意虽然图上看起来是二维的,但实际是三维立体形状。
新科学时代的到来
20世纪初期发展起来的相对论和量子力学是当今科技的重要基石,塑造了我们身边几乎全部的高科技产品,从通信卫星到计算机、手机和通信网络。然而在享受高科技的同时,我们绝大部分人都扮演了吃瓜群众的角色,甚至接受的和传递的思想仍然与100多年前并无改变。
太阳系运转示意图
我们习惯性的接受旧的经典原子模型,可能是因为我们喜欢确定性,喜欢形象化,喜欢用我们的太阳系行星模型去类比思考,而这种牛顿经典力学为基础的思考方式早在100多年前就已经被打破了。
瓦特从跳动的壶盖发明蒸汽机,牛顿从下落的苹果发现万有引力,爱迪生经过千百次实验发明电灯,但近百年来,我们日常所津津乐道的发明故事几乎已经绝迹,所有重大科学发明发现都出于顶尖实验室的成果。
我们需要更强大的芯片,而这只能靠全球顶尖的实验室才能研发和实验;我们需要了解宇宙的秘密,而这只能靠全球屈指可数的几个大型实验室才有设备和条件进行实验。
科学发明和发现距离普通人越来越远,因为我们的科学基石越垫越高,甚至我们必须走到大厦顶端才能摘取到高处的果实,——跳脚可及的果实早已被摘取殆尽。
甚至有言论在提及,我们人类的智慧还能够走多远?
新哲学时代的缺席
哲学本应是科学的科学。然而在科学大爆发的20世纪100多年来,哲学却几乎缺席了。
科学是哲学的基础。然而在科学大爆发的20世纪100多年来,自然科学几乎成了科学家们圈内的唯一哲学。
这是一个科学和哲学都双双陷入迷茫的时代,哲学跟不上科学的发展脚步,科学也无法获得哲学的指引。
量子力学是不完备的,它甚至只强调实证,“whatever,it works”,量子力学甚至回避回答或无力回答电子诡异行为背后的原因,“它就是这样的,我们的理论很有效,这就够了”。
爱因斯坦可能是量子力学的最顽固反对者,这也为他的晚年留下不够光彩的一笔。“上帝不投骰子”,但爱因斯坦错了,近百年后的今天,我们的科学都是建立在“上帝投骰子”的量子力学基础之上的。
“上帝就是投骰子的”,这是我们世界运行的基础,也是我们自由意志产生的根本。
不仅如此,量子力学还强调世界的主观性,因果关系的不可靠性等等诸多反常理的思想,——也许是我们的常理出了什么问题。在后面的文章中我们慢慢讨论更多神奇但真实的事情。
双缝实验
在前一篇文章量子化的原子结构中,除了概率与随机,其实还提及了一个更深层可怕的事情:世界的本质是个波函数,它描述了宇宙最基本粒子(如电子和光子)的出现方式。
世界是个函数?这是什么鬼!科学家怎么会得到这么奇葩的结论?
这个诡异的实验纠缠了全人类顶尖科学家300多年,至今仍然没有足够让所有人满意的答案。
实验很简单,最左侧一个发光光源,光线穿过一个不透光纸板上的小孔,这样模拟点光源,然后再穿过第二个不透光纸板上的两条竖缝,你认为最右侧灰色纸板上会呈现什么图形呢?两条竖线或者是?
正确答案不是A,而是B。
如果你还没感觉到意外,那么尝试猜想,你用自己替换掉第一块小孔遮光板,不停地向两条细缝投掷飞镖,你的飞镖最后都会落在最右侧的灰色板上,板上很多飞镖会形成什么样的图案?肯定是A,而不是B。
为什么会形成B图那样的图案?因为光是一种波。
水波互相干涉形成条纹
如果我们把两个球同时左右丢入水面,激起的两个水波互相交叠扩展开来,就会形成一条一条的纹样。这和我们双缝实验的结果类似。
观察者影响
如果我们堵住一条竖缝,结果会怎样?
结果会变成一条很普通的竖条,只有一条,因为没有了干涉。
光是粒子,也是波,具有波粒二象性,这不是什么新科学知识。
但当科学家们尝试每次连续发射单光子的时候,双缝实验带来更多启发:
- 单光子仍然会产生干涉条纹,自己和自己干涉,这意味着必须光子同时通过两个裂缝。你同时通过左右两道门!
- 光子到达屏幕的时候变成一个粒子,虽然穿过双缝时候它是同时穿过两道缝的波,但如果我们期望它是一个粒子用屏幕来捕获它的时候,它就变成了一个粒子。
- 光子在我们观察的时候会从波坍缩为粒子,如果我们在双缝处添加粒子检测装置,那么光子就会变为典型粒子,只通过一个缝,也不再形成干涉条纹。
科学的解释是,在我们观测之前,光子具有量子属性,它像水波一样既穿过左侧竖缝,也穿过右侧竖缝,也就是说它可以同时通过了两条竖缝。如果从李子角度看,它的路径就是穿过左右双缝的两条路径的叠加。
这就像说一个飞镖同时穿过了两条竖缝一样不可思议。但在我们观测之后,光子的量子属性坍缩了,变成确定的只通过一条裂缝典型粒子。
你未看此花时,此花与汝心同归于寂;你来看此花时,则此花颜色一时明白起来。这是明朝哲学大家王阳明的一句名言,粗粗糙说这句话就是在讲,你看或者不看的观察行为会对花产生影响。
量子力学中世界的纯粹客观性不复存在。
现在决定过去
我们习惯的认为过去决定现在,但在量子世界可能是相反,现在决定过去。
1979年普林斯顿大学纪念爱因斯坦100岁诞辰的讨论会上,物理学家约翰惠勒John Wheeler提出了一个延迟选择实验Delayed choice experiment,这个实验可以视为双缝实验的升级版本。
实验是这样设想的:用光子发射器发出一个光子,在其行进路线上设置一个半透镜,那么光子会叠加地同时沿两条路径前进(向前穿透或者被90度反射向下)。
然后再利用45度放置的全反射镜面和半透镜将两路光线会合。
如果不加入探测装置,即不观测,则依照量子力学,光子会在屏幕上打出一个点。如果加入探测装置,即人的“意识”选择观测,则依照量子力学,会在屏幕上打出干涉条纹。
问题就出在这里,如果光子作为粒子即将到达屏幕形成小点的时候,我们突然在中途加入探测装置,那么它就会突然变为波状条纹。
这意味着什么?我们可以人为的改变光子的历史,决定光穿过前面的半透镜的方式(粒子或波)。已经穿透镜面的光子,可以等待人们的决定后再“延迟”选择如何穿透镜面。人的“意识”可以决定客观事物的历史原因。
当时这只是个假想实验,但不幸的是五年后这个实验被科学的实现并证实了。
1993年,另外两位科学家进一步假想出了利用量子力学的炸弹检测器Elitzur–Vaidman bomb tester。假如有一个遇到光子会爆炸的光敏炸弹,利用这个探测器就可以在不引爆炸弹的情况下检测出这是否一个真光敏炸弹。
下图中左下角和右上角浅灰色矩形表示半透镜,左上角和右下角的是全反射镜。A是光子发射器,C和D分别可以检测干涉条纹或粒子光点的探测器。
在牛顿经典力学,世界是纯客观的,你看或者不看,宇宙都如此这般的遵照规律运行。
而在量子力学中,观察者的身份是至关重要的,观察者是科学理论有效的必要部分(而不仅是可选部分)。你看或者不看,结果会不同,历史也会不同,决定过去和未来的,都是现在这一瞬。
观察者如何定义?难道宇宙直到第一只草履虫出现才变得“明白起来”?还是要等到第一个人类出现?
我们可以确定,智能观察者对宇宙的影响与设备不同,我们对光子的检测行为与留有双缝的木板有着不同的作用。至于这里面的原因,量子力学并没有给出答案,或者并不关心是否有答案,是否人类的观察和木板的遮挡有什么不同,这些都还是未解的疑问。
也许这些疑问本身就不是疑问,因为量子力学已经把原因和结果之间的链条敲断,他们的信条是:任何一种基本量子现象只在其被记录之后才是一种现象,不可观察的内容不属于科学范畴。
薛定谔的猫
一只猫怎么可能既是死的又是活的?
我们的世界根本上是粒子组成的,而粒子是基于概率和随机的,当波函数坍缩的时候才以粒子的形式出现,而促成波函数坍缩的的,正是智能观察者。
哥本哈根解释Copenhagen interpretation
哥本哈根是北欧国家丹麦的首都,100年前哥本哈根聚集了多位量子力学领域的先驱,包括尼尔斯波尔Niels Bohr、维尔纳海森堡Werner Heisenberg、沃尔夫冈泡利Wolfgang Pauli等。
哥本哈根解释是1925年由波尔和海森堡提出的量子力学解释。哥本哈根解释指出:物理系统在被测量之前没有明确属性,量子力学只能预测结果产生的概率而不是结果本身,测量行为会影响系统,让概率坍缩为一个可能的结果,这个过程叫做波函数的坍缩。
哥本哈根解释可以说是量子力学最正统的理论,也是近百年来影响最大的量子力学学说。但同时,对它的反对和质疑也从未停止。
薛定谔的猫Schrödinger's cat
1935年,奥地利物理学薛定谔家提出了一个假象实验,用来阐述哥本哈根解释导致的悖论:在一个封闭的箱子里,有一个放射源和一个感应器,只要有哪怕一个原子发生衰变就会触发感应器击破毒气瓶释放毒气,进而杀死躲在箱子中的小猫。
由于量子的不确定性,在被观测之前,放射源是一直处于衰变和不衰变的叠加状态,进而导致小猫处于死和生的叠加状态。
薛定谔猫的实验,实际上是把微观的量子力学不确定性直接放大到猫这样的宏观层级,导致产生反常识现象。
处于生和死两种状态混沌之中的一只猫,这似乎无法想象。然而对于量子力学来说这不是问题,因为“无法观察的物理量是无意义的”,同样讨论一只我们无法观察的猫处于什么状态并不是量子力学的研究范围,甚至我们都不应该去思考它。
薛定谔的猫的确处于一种生死叠加状态,但如果我们开箱观看,这个观察行为将立即导致叠加状态坍缩为任意一种可能结果,可能生也可能死。
可以说你开箱后的第一眼杀死了里面可怜的猫,也或者救活了它。智能观察者的观察行为决定了猫曾经被毒死或者没有被毒死的历史。
多重宇宙Many-worlds interpretation
具有薛定谔猫同样神奇的一个情况是多重宇宙。我们现在讨论多重宇宙的内容是没意义的。如果有一天我们掌握了打开多重宇宙的方法,当你打开另外一个宇宙看它第一眼的时候,就决定了这个宇宙中每个生物的历史命运,因为你的观察让整个宇宙脱离混沌状态,“一时明白起来”。
如果多重宇宙真的存在,那么人类的终极能力恐怕就是有选择的打开一个最完美宇宙,在那里圆周率恰好等于3.1415926,光速恰好是每秒30万公里,量子常数恰好是普朗克常数....
维格纳的朋友Wigner's friend
当我们还在为薛定谔的那只猫纠结不清的时候,1961年,匈牙利物理学家维格纳Eugene Wigner的假想实验又把他的一个朋友放入了盒子里。
这下子搞大了。
处于生死叠加状态的人会是什么样的感觉呢?当我们打开箱子的时候,朋友将如何表述他的刚才的生死状态叠加经历呢?
多宇宙理论给出的解释是,当我们打开箱子的时候,只是选择了箱内情况多个版本中的一个,对于箱内朋友来说并没有什么不适应,如果他还活着那也是只是在这个箱子宇宙副本中他还活着。
这就像是如果其他高级生命掌握打开多宇宙技能之后,偶然的打开了我们的宇宙,它可能会觉得我是从生死混沌中坍缩出来的,但我并没有什么感觉,我的记忆不会不同,我的历史过往也不会有歧义。
然而多宇宙解释并不能让人满意,每秒钟就有数十亿智慧生命在不停地发起观察行为,而每个观察又可能导致无限多的其他宇宙版本出现,这个速度是以几何级数增长的,实在大到无法想象。更无法想象的是,仅仅因为我们多看某个原子一眼,就导致整个宇宙的无限次分裂复制,这也太小题大作了。
当量子理论从微观世界进入到宏观世界,当智能意识体从科学的可选项变为必选项甚至前提条件的时候,科学界遇到了诸多难题,或者说这些难题本身越来越明朗起来,而至于答案,那么应该也不那么遥远了。
从生死叠加的猫在开箱一瞬间坍缩为现实,从概率波函数坍缩为粒子,这一瞬可能就是时间的最小单位。
量子的混沌随机性,到叠加状态,到统计学概率,以及这些属性如何在从微观到宏观的跃迁中逐渐消失,进而演变进化出现智能现象,智能体再以观察行为导致其他量子的坍缩,这其中包含的知识可能就是科学的终极答案。
爱因斯坦的ERP佯谬
量子世界真的能够超光速远距离传输吗?
阿尔伯特·爱因斯坦、鲍里斯·波多尔斯基和纳森·罗森在1935年针对量子力学的哥本哈根解释,提出了一个假想实验,希望借此实验证明量子力学的不完备性,后来以三位科学家名字的首字母组合将这个实验称之为EPR佯谬Einstein-Podolsky-Rosen paradox。
实验说明
假设一个零自旋中性π介子衰变成一个电子与一个正电子,它们处于量子纠缠态,然后我们把这两个衰变产物各自朝着相反方向移动至超级远的星际空间区域A、B。
由于量子纠缠,假若位于区域A的爱丽丝与位于区域B的鲍勃分别测量粒子沿着同样轴向的自旋,则爱丽丝会测得上旋勃会就会测得下旋,爱丽丝测得下旋那么鲍勃就会测得上旋。
问题在于,纠缠态的粒子处于不确定的混沌状态,但爱丽丝的观察行为使A区域的粒子坍缩,这将同时对数百万光年之外B区域的粒子也坍缩为相反状态。
这意味着超距作用!
如果我们认为A区域的粒子被观察坍缩的一瞬间,一定是通过某种作用(比如什么作用力)影响了B区域的粒子,或者是它向B区域的粒子发送了什么信息告诉它该怎么做,如果我们认为这样的话,那就意味着发生了超光速力作用或信息传递!(实际上,引力的作用也不能超光速,更不要说发送信号了)
定域性原理Principle of locality
定域性原理要求物体只能受其周边环境的直接影响。当然这个“周边环境”并不是约定具体的空间范围尺度,实际上它可以无限大。
最重要的是这个“周边环境”是指某种使物体收到影响的“介质”,比如我们向气球吹气要借助空气这个介质影响气球,而磁铁吸引铁钉需要通过磁场这个介质,太阳光线照射到地球要通过光子这个介质穿越空间。
由于狭义相对论规定,宇宙中所有物质和信息的运动与传播速度均无法超过光速,所以即使信息的传递也不可能比光快,就像我们的通信软件,发送信息还是要依靠电子光子通过电线光纤传播。
不要小看定域性原理,它从根本上定义了世界的因果性,原因必须发生于结果之前。假设去年在A点发生甲事件,今年同一天在B点发生乙事件,如果AB两点距离超过1光年,那么甲事件就不可能是乙事件的原因,因为事件影响力的传播速度也不能超过光速,
另外一个例子是,我们还没看到过的星星对地球的过去不会产生任何影响,因为那些星星的光都还没有传递到我们这里,所以即使它们比银河系还大一百万倍,即使它们以、在百万年前就疯狂爆炸形成无数黑洞,但我们地球目前的状态和它们都没有丝毫关系。
所有过去时间长度乘以光速得到一个长度数值,以这个数值为半径的的宇宙空间就是可能影响你过去的范围,这个范围随着时间而不断增长。未来也是如此,随着时间的推进,能够对你产生影响的宇宙总是位于一个由时间、空间和光速所决定的光锥范围以内。
某个时间光锥的半径就是光乘以时间的结果,它代表以此为半径的球形宇宙空间。(注意图中把三维空间变成了二维表示)
早先经典牛顿力学中的重力就是超空间超距离的,不需要时间就能起作用,但是后来爱因斯坦成功的提出了遵守定域原理的广义相对论,取代了牛顿万有引力。
定域实在论Local realism
实在论是指做实验观测到的现象是出自于某种物理实在,而这物理实在与观测无关,即客观是纯粹绝对的存在。
定域实在论是定域论原理和实在论的结合,它表明微观粒子具有可测量、良好定义的物理实在,不会被在遥远区域发生的事件以超光速速度影响。
EPR实验中出现的超距离影响现象,被爱因斯坦等三位科学家认为是一种不合理的结论,并用此来说明量子力学的不完备性。
对于这个矛盾,后来又引出了隐变量理论Hidden variable theory,认为量子力学是不完备的,其背后应该隐藏了一个尚未发现的理论,这个理论应该可以完整解释物理系统所有可观测量的演化行为,而避免掉任何不确定性或随机性。
1964年,约翰·贝尔提进一步提出贝尔不等式,用以证明量子力学的不完备性。
然而后来的很多实验都证明,量子力学根本不遵从贝尔不等式或者定域实在论。事实上,超距作用是真实存在的,并且现在已经成为量子加密技术和量子计算的基础理论之一。
量子力学关注世界的最微观层面,在这里没有空气,没有阳光,甚至没有物质,在这里崩塌的不仅仅是宏观世界的各种理论原理,甚至还会扰乱我们赖以思考的因果逻辑。虽然经过近百年的探索和争论,但仍然没有统一协调的理论,也许,世界本来就是M理论所描述的那样,在不同层级有着不同的规则,根本就不需要统一。也许需要协调的,不是去改变量子理论,而是应改变我们观察世界认知世界的种种所谓常识。
再谈双缝实验Double-slit experiment
假若光束是由经典粒子组成,将光束照射于两条相互平行的狭缝,则在探射屏应该会观察到两个单缝图样的总和。但实际并不是这样,如下图所示,在探射屏显示出一系列明亮条纹与暗淡条纹相间的图样。 这个实验在19世纪初就已经被英国科学家托马斯·杨Thomas Young正式提出,也称之为托马斯杨实验。
阳光的双缝干涉图案
假若把光视为波,如下图所示,则可以解释这种现象。
平面波的双缝干涉图案示意
但是,如果把光束逐渐减弱,最终又可以看到干涉图案是由很多小点组成,这又说明光具有粒子特性。
最后的科学结论是光子具有波粒二象性wave–particle duality。
波和粒子两个属性是量子互补Complementarity principle的,即有此无彼,有彼无此。
波可以同时通过两条细缝,而粒子只能通过其中一条。如果我们在双缝处尝试观察光子是否通过,那么光子会表现成粒子一样被我们正常检测到,但同时后面屏幕上的干涉图案也会神奇的消失。
同样,尽管光子作为波同时通过两条细缝之后,在屏幕上显示出光点也是波与粒子叠加态最终坍缩成粒子的结果。
延迟选择悖论Delayed-choice paradox
如果一个光子表现为好像是通过一条通向探测器的路径,那么它必须作为粒子进入双缝装置;如果一个光子表现为好像它是由两条难以区分的路径来表现的,那么它必须以波形进入双缝设备。
这里就存在一个悖论:如果在光子处于飞行中途时改变实验装置,则光子应该反转其关于是波还是粒子的原始“决定”。当这些假设应用于星际维度的装置时,地球上关于如何观察光子的最后决定可能会改变数百万甚至数十亿年前做出的决定。
但是,当光子处于飞行中途的时候,如果我们把它视为一种未知的叠加状态Superposition of states,这种状态既可以表现为波动,也可以表现为粒子,那么这个时间悖论就可以得到解释。
量子擦除器实验Quantum eraser experiment
在1982年,两位科学家斯库里Scully和德鲁尔Drühl提出一个实验可以在获得光子路径信息之后再擦除这个信息,最终让干涉条纹再次出现。也就是说,可以先观察光子的粒子属性(路径信息which-path information),然后再擦除这个观测使之再次表现为波动干涉条纹。
这个实验的最简单描述版本着这样的。
- 五角星为一个光子发射器,它可以一个一个的发射光子。
- 左下角斜放的绿色条块为分光器Beam splitter,它可以随机的让光子直接穿过(蓝色)或者被向上反射(红色)。
- 左上角和右下角的灰色条块是全反射镜面,可以让光束反射然后在右上角位置交汇。
- 右上角的绿色矩形条块也是个分光器,可以随机的把光子重新分配方向,向上或者向右。
左侧A图可以知道,光子的具体路径是可知的,右上角处向上蓝色的光子通过右下角的反射镜,向右的红色光子通过左上角的反射镜。
但右侧B图就无法知道光子的具体路径信息,因为右上角的分光镜把路径信息又混淆擦除了。
简单说,A图屏幕①②处都不能得到干涉条纹,而B图屏幕③④则能得到干涉条纹。
如果在x或y处观察光子,同样可以确认光子通过的路径,但这些信息将被右上角的分光器擦除,也不会影响③④处得到干涉条纹。
结语
双缝实验和很多量子实验并不是只出现在光子,很多量子现象还出现在更多粒子(电子、中子、原子),甚至分子水平上,比如由60个碳原子组成的巴基球(即富勒烯C60分子),而太空中的巴基球很可能是地球生命的起源。
巴基球
我们的世界也是量子化的,只是宏观世界中无数量子波函数的坍缩,形成现实中足球无限接近100%的确定性运行轨迹,以至于我们根本没有可能观察到一个足球同时通过两扇门的现象。
生命的复杂性无疑由细胞的复杂性组成,而细胞由分子组成。细胞的功能依赖于其分子的化学性质,而分子的化学性质依赖于电子的数量和运行机制。归根结底,生命的机制来源于量子世界,整个世界的运转都受量子理论驱动着。
细胞的尺度一般在0.1~1微米(μm,10的-6次方米),分子的尺度一般在0.1至几十纳米(nm,10的-9次方米),原子的尺度一般在数十到数百皮米(pm,10的-12次方米),电子仅有原子的数十万分之一。
量子到底是什么?目前仍是未解之谜,波粒二象性之外是否还有更多未知可能?也许量子只是更高维度时空某种对象在我们世界的一个投影,它不断地略过我们的三维时空,形成我们所知的世界。