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量子力学与人类思维的进化

遇事不决,量子力学,这个不知道什么时候开始流行的口头禅,成为了现代社会焦虑的缩影。那么量子力学到底是个什么样的世界?这个领域一直为人津津乐道。而我们中国在量子物理学领域里最近这些年,取得了很大的成就,更激发了人们探索这个高深莫测的世界的动力。JE1拜客生活常识网

最早量子是测定光的能量的一个单位。在经典物理学里,光的能量,是由频率决定的。所以低频射线,比如说红外线,微波,电波,这些能量要低于正常的光波。JE1拜客生活常识网

所以,低频射线频率可以用经典物理学能量概念测算的,但是像紫外线。X射线,γ射线这种高频射线。就不能解释了因为频率越高,辐射光谱能量密度会直线下降,直到为零。所以这个现象经典物理学无法解释,德国物理学家普朗克发现了这个现象后,通过一套公式,证明光的能量是离散的。是一份份的,而不是连续的。那里能量最小的一份就是量子。JE1拜客生活常识网

普朗克计算的一套公式假设量子的存在,随后,大名鼎鼎的爱因斯坦用光量子概念实验出来。爱因斯坦在一个经典实验中重新解读。用一束光打在金属上,激发出电子,形成电流。就相当于太阳能发电的原理。其实这个实验,几十年前德国物理学家赫兹就发现了。但是赫兹只发现了光和金属能产生电流。但是他不能解释光这个拳击手一拳锤在金属上产生电流的条件是什么?JE1拜客生活常识网

这就相当于一拳下去怎么才能让对手眼冒金星,毫无还击能力,更像一个男性需要多少个精子冲向女方的卵子,才能让女方怀孕。按照经典物理学如果理解,那就是如果一分钟不够,那就两分钟,十分钟,一个小时,持续下去,只要多多的精子,女的就能怀孕。然而爱因斯坦发现,这个根本不可能,决定女的怀孕的前提不是男性有多少精子,而是有多少精子是有效的,活跃的。JE1拜客生活常识网

决定光束能在金属上打出电子的前提在于光的能量,频率。而不是光照射时间多久。量变未必会引起质变。JE1拜客生活常识网

这个理论推翻了经典物理学很多常识,所以爱因斯坦这个光电效应理论,让他获得了诺贝尔物理量,也让爱因斯坦在之后的实验中,判断出光量子的概念,具有粒子属性,也有光波属性,简称波粒二象性。德布罗意在波粒二象性的基础上,提出来物质波理论,在这些理论基础上又有了电子运动规律的不连续,不规律属性。叫做玻尔模型,JE1拜客生活常识网

1925年德国物理学家波恩创造了量子力学这个概念,从此量子物理学正式成为一门解释亚原子粒子特性的成功的学科。同时期,海森堡的粒子运动动量位置测不准原理,都在这个量子世界中诞生。作为完善量子力学体系大厦的奥地利物理学家薛定谔,用薛定谔的猫来比喻量子叠加态的特性。可谓恰如其分。JE1拜客生活常识网

不过薛定谔的猫的隐喻过于复杂艰涩,我们还是用最简单的赌徒的赌博游戏概念来理解量子物理学。赌博,本身就是一种零和游戏,他猜不出来你是输还是赢,这就是量子叠加态概念。JE1拜客生活常识网

但是一旦掷骰子后,出了结果是。你眼睛只要不瞎,就能知道如果你赢了,那么对方肯定就是输了,反之亦然。这就是量子的纠缠态。就是在特定的粒子作用之下后,两个粒子就会发生纠缠。同步化。JE1拜客生活常识网

这个量子纠缠态理论如果应用在通信领域,它具备同步时效性,高效率,保密性等优点,是未来通信技术的战略方向。比如我国的墨子号实现了卫星和地面之间的量子保密通信,也实现了地面上相距1200公里的量子隐形传态。后者是今年的成果,墨子号向两个相距1200公里的地面站(青海德令哈站和云南丽江站)发射一对对纠缠的光子,它们以此实现了隐形传态。JE1拜客生活常识网

同时应用在计算机领域,他会带来更快的运行速度,更强的处置信息能力、更广阔的应用范围。与一般计算机比较起来,信息处理量愈多,对于量子计算机实施运算也就愈加有利,也就更能确保运算具备精准性。2021年2月8日,我国中科院量子信息重点实验室的科技成果转化平台合肥本源量子科技公司,发布具有自主知识产权的量子计算机操作系统“本源司南”。JE1拜客生活常识网

当代量子物理学发展是进步很大的,比如说量子第三种形态,叫做量子隐形传态,2022年诺贝尔物理学奖获得者,美国科学家塞林格提出的理论。他的论文当年还是现在中科大副校长潘建伟作为助手和他的博士生,参与创作的。量子隐形传态,是个量子物理学领域的伟大发现,未来的应用,不可估量。相当于某人的父亲是一个粒子,某人的母亲也是一个粒子,而父亲和母亲生出来的肯定不是父亲,也不是母亲。必然是是一个新生儿。

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