1927 年,在布鲁塞尔举行的索尔维物理学会议上,物理学家们聚集在一起讨论量子力学的最新表述。许多重要人物出席了会议,包括维尔纳·海森堡(后排右三)和欧文·薛定谔(后排右六)。阿尔伯特·爱因斯坦位于前排中间。
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一个世纪前,科学走向量子化。为了庆祝,物理学家们正在举办一场全球性的、为期一年的派对。
1925年,量子力学,,开始在物理学家的脑海中具体化。从那一年开始,一系列具有里程碑意义的论文奠定了该理论的框架。此后,量子物理学已经渗透到广泛的科学学科——解释恒星的生与死等等——以及从激光到智能手机的技术。
为了纪念那个世纪的进步,物理学家庆祝 2025 年国际量子科学技术年,由联合国指定。庆祝活动于 2 月 4 日在巴黎举行开幕式,并全年持续举办科学会议、公开讲座等活动,包括量子节,三月份在加利福尼亚州阿纳海姆举行的美国物理学会全球物理学峰会上举办的一项活动,以实践活动和演示为特色。
从 1900 年左右开始,各种实验和理论进展开始揭开令人费解的量子领域的点点滴滴。随后,德国物理学家维尔纳·海森堡 (Werner Heisenberg) 于 1925 年发表的一篇论文,不久之后奥地利物理学家埃尔温·薛定谔 (Erwin Schrödinger) 等其他人的论文也发表了论文,将杂乱的暗示变成了一幅连贯的图画。
“我们仍然使用 1925 年和 26 年发表的那些方程,”墨西哥城墨西哥国立自治大学物理研究所的理论物理学家 Ana María Cetto 说。 “并且它们带来了大量的理论成果、实验结果和技术应用。”随后发生的量子革命成为现代物理学的基础。
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的量子物理学家 Smitha Vishveshwara 表示,在那些至关重要的岁月里,“以完全不同的方式看待自然的基础变得更加牢固。”
根据这种新的自然观,物质以微小、离散的包或量子的形式吸收能量。奇怪的是,看似互不相连的物体,它们的属性通过无形的联系相互关联。海森堡于 1927 年提出的测不准原理指出,不可能精确确定物体的位置和动量。 1935 年,著名的量子叠加态被称为叠加态。一个科学寓言,其中假设一只猫既死又活。在过去的一个世纪里,这些奇怪的现象不仅渗透到科学领域,还渗透到大众的想象中。
科学新闻采访了参与今年庆祝活动的 Cetto 和 Vishveshwara。他们的回复已根据篇幅和清晰度进行了编辑。
序列号:当今量子物理学的重要性是什么?
切托:在这 100 年里,量子物理学已经成为当代物理学的主要领域之一——如果不是主要领域的话。很难找到量子力学不发挥作用的物理学领域或物理学问题,特别是现在我们正在研究规模越来越小的系统或时间越来越短的系统。因为那是量子现象真正出现的地方。
序列号: 技术应用有哪些?
维什维什瓦拉:半导体技术、核磁共振、量子计算、激光——所有这些都来自于对量子物理学的理解。您绝对需要在量子水平上了解原子、元素和化合物,甚至才能创建智能手机中的基本电路元件。
序列号:国际量子科学技术年的目标是什么?
维什维什瓦拉:一是真正帮助提高公众对量子科学奇迹及其影响我们日常生活的方式的认识。它背后有60多个国家的支持,所以这确实是一个全球性的庆祝活动。除了提高公众意识和聚集不同社区之外,我认为它还以我一生中从未见过的方式将来自世界各地、各行各业的人们聚集在一起。
序列号:量子物理学以神秘着称——是吗?
维什维什瓦拉:这绝对是神秘的。我认为这就是它的魅力的一部分,因为我们都喜欢神秘。在流行文化中已经具有吸引力。现在“量子”是一个超酷的词,[漫威角色]蚁人进入了量子领域。
序列号:量子物理学中还有哪些悬而未决的问题?
切托:我们仍然缺乏一些可以全面了解情况的基本要素。纠缠的物理原因是什么?海森堡[不确定性原理]中表达的不确定性的物理原因是什么?并不是说它无法理解,因为它不是魔法,而是物理学。我们只需要努力。









