量子科學是個陌生的概念,對此更多的還是在學習過程中去接觸。在本文中,我將與大家談一談量子科學的起源、核心思想及當前解讀,希望能對在網際網路上了解到量子科學的夥伴有所幫助。
回憶一下,1927年麥克斯韋在未畢業的學生們中驚然驚覺,「量子力學是一個神秘的極限數學問題,它裡面蘊含著智慧和美,於是德國物理學家威爾特伯格將其稱為難以捉摸的數學問題」,反對麥克斯韋一派的是德國化學家施普林格。
將量子理論應用到經典物理裡面,於是固體物理學家施普林格徹底改變經典理論的模型,將量子理論和經典力學緊密結合起來,並發表於1945年。1950年代,電子管誕生,固體物理也緊接著誕生,同時哥白尼和奧本海默的x射線(希格斯粒子)理論進一步成熟,量子理論進入了經典理論的推斷階段。
1950年,法國物理學家laguerre在倫敦召開了人類歷史上最盛大的量子理論學術論壇,成千上萬的物理學家以及數千名可愛的學生聚集在一起,討論電子在雷射中的不確定性關係和量子力學在當時極其不成熟的應用;德國量子場論的提出則標誌著量子力學從經典物理邁向了量子物理。
公認經典物理發展歷史最為悠久的數學理論是洛克-卡森不等式,1925年由安德烈·洛克提出。經典力學直到1945年希格斯提出量子理論才完成了自己的歷史使命,大概是一百年之後,物理學進入了它的新時代。量子力學對一些偉大的物理學家不算陌生,早在20世紀30年代,愛因斯坦就在1935年的諾貝爾物理學獎頒給了科普林格的學生卡森。
大家可能都聽說過,在1955年卡森在諾貝爾獎頒獎典禮上,這樣表達他的諾貝爾物理學獎獲得者地位:「我提出並證明了從沒有公認的量子力學而直到1955年才被人們發現的幾個有趣問題。」他被提名的另一個諾貝爾物理學獎的獲得者則是狄拉克。在接下來的歲月中,具有爭議性的量子力學理論有兩個。
一個是三體問題的量子解,這個問題於1960年由愛因斯坦提出,被稱為拓撲不變量子問題。1966年,牛頓和狄拉克推出了費米佯謬。1978年在一場科學辯論上獲勝。另一個問題則是波粒二象性問題,這個問題於1967年由德國物理學家李政道提出,其假設為:是一個三維空間裡的物體,在量子力學中,量子形式的波會在更高維空間裡傳播,在這些更高維空間裡,波的傳播延續的速度就會變慢。
也就是說,量子的運動速度,不僅取決於處於空間裡的某個位置,而且在某些空間裡,速度甚至更慢。李政道因此提出了拓撲不變量子問題。不過,由於其中的量子理論可能是錯誤的,導致了1978年10月3日的薛丁格貓事件。