科普：量子是什么？从“微观世界纪律”到人类“新物理革命”

 
 
科普：量子是什么？从“微观世界纪律”到人类“新物理革命”  
 

19世纪末，欧洲一些学者认为从牛顿力学到热力学、电磁理论，人类的“物理学大厦”已全部建成，再没有几多可研究的了。

可是，在1900年，德国物理学家马克斯·普朗克提出了量子理论，为人类开启了摸索“微观世界纪律”的“新物理革命”。量子理论也与相对论一起，成为现代物理学两大支柱。

打开“量子之门”：微观世界里的奇妙“叠加”与“胶葛”

量子是什么？按照量子理论，量子是最小的、不行再支解的能量单元。我们中学物理书上提到的分子、原子、电子，其实都是量子的差异形式。可以说，我们的世界由量子构成，我们每小我私家都是“24K”纯量子产物。

在我们日常糊口的宏观世界里，物体的位置、速度等，都可以通过经典力学准确测算。但在微观量子世界里，却有着截然差异的奇妙物理法则，最有代表性的是“叠加”与“胶葛”。

在宏观世界，任何物体在某一时刻都有确定的状态和位置。但在微观世界，量子却同时处于多种状态和多个位置的“叠加”。

物理学家薛定谔曾用一只猫比喻量子叠加：箱子里有一只猫，在宏观世界中它要么是活的，要么是死的。但在量子世界中，它可以同时处于生和死两种状态的叠加。

假如用一小我私家来比喻，他不只同时处于生和死两种状态的叠加，还可以同时身处多个所在，好比既在北京又在上海。

更不可思议的是，量子的状态还经不起“看”：假如你去丈量，它就会从多个状态、多个位置，酿成一个确定的状态和位置了。也就是说，假如你打开“薛定谔的箱子”，猫的叠加态就会消失，你会看到一只活猫或一只死猫。而“量子人”的“两全术”也会消失，他会呈此刻北京或上海。

叠加已经很奇妙，但当两个量子“胶葛”在一起，那种奇怪连爱因斯坦都难以接管。

按照量子理论，假如两个量子之间形成“胶葛态”，那么无论相隔多远，当一个量子的状态产生变革，另一个也会“瞬间”产生相应变革。爱因斯坦曾把这一现象称作“鬼怪般的超距浸染”。

从“被动”到“主动”，两次“量子革命”深刻改变人类文明

量子理论降生一百多年来，国际学界运用多种尝试和数学要领检讨均发明，量子的奇妙特性客观存在。

“量子力学是一个神秘的、令人捉摸不透的学科，我们谁都谈不上真正领略，只是知道奈何去运用它。”美国物理学家、诺贝尔奖得到者穆雷·盖尔曼曾这样说。

“量子理论的呈现，在上世纪激发第一次量子革命，催生了现代信息技能。”中科院院士、中国科学技能大学常务副校长潘建伟先容，基于量子理论，核能、激光、半导体等科技得以问世，进而成长出计较机、互联网、手机等重大应用。

进入21世纪，量子规模的新发明、新理论、新技能麋集涌现，预示着“第二次量子革命”已进入加快期、起跑期。

“第二次量子革命的战鼓已敲响！”英国《自然》杂志评论说。

“第一次量子革命，人们只问量子理论能让我们做什么，不去问为什么，是被动的视察与应用。”中科院院士、中科院量子信息重点尝试室主任郭光灿说，第二次量子革命则是主动操作量子特性，开拓出量子通信、量子计较和量子紧密丈量等创新应用。