量子的瞬间状态变化是物理学中一个未解决的主要问题
量子力学是一种在微观尺度下描述宇宙物理的理论，它因其不确定性曾一度让众多物理学家感到头痛。这种变化是发生在量子领域，它从一种状态转移到另一种状态的过程是瞬间发生的，这种“量子跃迁”的真实本质在物理学中是一个未解决的主要问题。
1986年的首次突破
然而，近几十年来，随着技术的不断进步，使得物理学家们可以在更为理想的实验环境中，更加仔细地探索这个问题。其中最根本的突破出现在1986年，当时研究人员第一次通过实验验证了量子跃迁是可以观察和研究的实际物理事件。从那以后，稳步的技术进步为这一神秘现象打开了更深入的前景。
2019年耶鲁大学的一项实验证明量子跃迁的可预测性
在2019年，一项实验推翻了关于量子跃迁的传统观点，该实验证明，量子跃迁一旦开始，就可预测它的移动轨迹，甚至可以中途停止。这项在耶鲁大学进行的实验，使用了三个微波发生器，一个铝腔和一个超导人造原子的组合，他们发现它可以预测原子何时会发生量子跃迁！他们只需要寻找原子所发射出突然缺少的某一类型光子。这种间接探测回避了量子实验中最重要的问题之一，即如何避免影响正在观察的系统。
新的研究理论证实，在特定情况下， 量子跃迁是可预测的
近日，一项新的理论研究更深入地揭示了这一现象的本质。具体来说，研究人员所说的“可预测”是指回到基态的跃迁并不总是平稳和可预测的。该系统通过激发态和基态的混合物进行跃迁，这是一种被称为叠加的量子现象。但有时，当连接超过某一阈值时，这种叠加将向混合物的特定值移动，并倾向于保持该状态，在这种特殊情况下，这种概率性的量子跃迁无法预测，也无法在中途逆转。相反，这样一个事件的演变取决于测量设备与系统的“连接”(量子领域的另一个特性，在这种情况下，与测量的时间尺度有关)。这种连接可能很弱，在这种情况下，量子跃迁是可预测的。
不确定性中的可预测性
一个可以捕捉到的量子跃迁总是沿着一个轨迹通过激发态和基态的叠加进行，但不能保证这个跃迁会永远结束，在轨迹的每一点上，都有可能继续跃迁，也有可能被投射回基态。所以跃迁可能刚开始，然后又突然被取消。轨迹是完全确定的，但系统是否会完成轨迹是不可预测的。这种行为也出现在耶鲁实验的结果中。进行这项工作的科学家们，把这种可预测的跃迁称为“不确定性中的可预测性”。
如果环境改变，结果仍然相同，那么从某种程度来说是可预测的
与耶鲁大学的实验相结合，这些结果表明，量子力学的离散性、随机性和可预见性比人们通常认为的要多得多。具体来说，量子跃迁是一种令人惊讶微妙行为，从基态到激发态的跃迁是可以被预测，这揭示了量子世界固有的某种程度的可预测性，这是以前从未被观察到的。但由于受实验环境影响，目前发现的这些现象和结果是否适用于整个物质世界，比如量子实验室之外的原子，暂时还不能确定。如果不同测量设置的结果是相似的，那么从某种意义上来说，量子的随机性是可进行一定程度预测的，这也反应出量子世界更普遍的特性。
在很长一段时间里，量子跃迁被认为是几乎不可能被探测到，但随着技术的不断进步，在越来越精确的仪器下和更理想的环境中，科学家们对量子世界的探索也更加深入，不过关于量子力学的谜团并没有完全解开，还需要更多的研究与思考。
