会员登录
于渌：走近量子调控的世界 >> 阅读
于渌：走近量子调控的世界
1927年，第五届索尔维会议在比利时布鲁塞尔召开，爱因斯坦与玻尔两
■主办：北京市科学技术协会
■协办：北京科普发展中心嘉星一族、首都图书馆
■时间：2011年12月
■地点：首都图书馆
■主题：走近量子调控的世界
■主讲人：于渌 理论物理学家，中国科学院院士，主要从事高温超导、强关联电子系统、低维量子系统等方面的研究。
■提要：量子调控就是我们怎么去干预分子、原子等等的运动规律，去为人类服务，它让我们更加深入、彻底地认识微观世界，是当今科学研究的一个技术前沿。
■二十世纪的文明实际上是理解和运用奇妙的量子现象，造福于人类，但量子理论是否“真实”一直有争议
我们从小学学自然到中学学物理，都学了力学。大家知道，牛顿力学所描述的规律是我们日常生活的尺度上的，实际上宇宙非常之大，在不同的层次、不同的尺寸里，客体的运动规律是不一样的。二十世纪理论研究方面有两个最大的发明，就是量子论和相对论。量子论怎么发明的？不是人凭空想出来的，而是有很多实验的规律逼迫我们，如果按照老的理论框框就没法理解。
二十世纪初发生了几件重要的事情。一个是普朗克提出了黑体辐射的规律，解决了所谓“紫外灾难”（形容经典理论的困境）的问题；然后爱因斯坦提出了光量子的假说，得了诺贝尔奖——他得奖不是因为相对论。然后在1912年，丹麦科学家玻尔提出了初步的量子理论。到二十年代，由于薛定谔、海森堡、狄拉克这几位科学家的共同努力，创建了量子力学。
量子力学跟牛顿的经典力学是非常非常不一样的，那么它一个很重要的特征是什么呢？
我们知道，粒子在运动的时候都有轨迹，就是任何一个时刻我们都能说出来这个粒子在空间的什么位置，速度是多少。而量子力学就对此说“不”。微观的粒子是没有轨迹的，海森堡明确提出来叫“测不准原理”，意思就是说一个粒子，比如说在X方向当中的坐标达到一定的精度，然后测它的动量的话，就有一个不确定性，两者不可能同时具有确定的数值。
我们在日常生活当中感觉不到这个事情，因为日常尺度要大得多得多，如果我们有办法接近微观世界，到了原子、分子、电子的世界里头，那么它就变得非常重要。
另外，粒子有二重性，就是它又像粒子又像波。波比较直观，比如说一个池塘里的水波怎么传播，大家看得比较习惯。而光波有个特性，如果你把一个波源放在这里，然后中间有两个窄缝，光波通过这两个窄缝继续往前走，到一定的距离上，比如投放到一个屏幕上，就会发现有干涉的条纹，有的地方特别亮，有的地方特别暗，这就是它的波动特性的显示。那么按照量子论创始人的设想，粒子也有波动性，如果我们让一束电子经过这么两个窄缝，也会形成类似的现象。
好，这里我当然不可能讲整个的量子力学，总之在微观世界里，由于粒子的尺寸特别特别小，它们遵从一些新的、我们常人想起来非常不习惯的运动规律，这些规律对我们的生活起了非常重要的作用。这些讲起来有点玄妙的东西，是我们整个现代文明的理论基础。有了量子力学以后，我们知道了物质怎么构造的，分子、原子是怎么运行的，也明白了化学究竟怎么回事。在这个基础上，又建立了所谓的固体电子论，有了半导体、晶体管、集成电路、磁性的存储材料、计算机技术等等。大家都有手机，它实际上就是现代文明一个相当集中的体现，小小的手机里头集成了人类大量的辛勤劳动所探寻出来的知识的结晶。再比如光盘，它必须要用激光，这也是依据量子力学里受激发射的原理，发明了激光器。二十世纪的文明实际上都是理解和运用奇妙的量子现象，让它来为大众造福。
但是量子力学是个很怪的东西。刚才我们讲了测不准原理和波粒二象性，所以微观粒子不能用位置和动量（或速度）的方式来描述，量子体系的状态是用波函数来描述的。可是，如果你要用宏观的方法测量它的状态，一测量就把它破坏掉了。通俗地讲，就是这个微观世界有点拒他性，非常排斥我们这个宏观世界的人去干预它。
所以量子理论虽然非常有用，给我们造福了，但也一直是有争议的。爱因斯坦是量子论最早的提倡者，但是他一生都特别反对量子力学，他对测不准关系和量子力学的几率解释很不满，认为量子力学是不完备的。他曾经写信给玻尔说：“量子力学固然是堂皇的，可是有一种内在的声音告诉我，它还不是那真实的东西。这理论说得很多，但是一点也没有真正使我们更接近这个‘恶魔’的秘密。我无论如何深信上帝不是在掷骰子。”
原子、电子、光子和整个的量子世界，究竟是由人脑构造出来的，但是可以被利用的一个“自在之物”，还是一个看得见、摸得着、可以调控的“为我之物”呢？
分享按钮分享到凤凰微博
免责声明：本文仅代表作者个人观点，与《百家讲坛》杂志网站无关。本网转载此文目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
- 上一篇：龚群：新加坡公民教育对我们的启示
- 下一篇：万明：明代青花瓷的崛起与西传过程
