第一章 量子世界第一节通向量子力学之路

通向量子力学之路

科学探索,永无止境。

目前人们在探索科学方面最前沿的理论是量子力学。量子力学主要是讲解微观粒子及变化规律相关理论,适用性很强,可称为是了解宇宙自然奥秘的基础科学。然而这门学问,在世界上应用已经很成熟了,在中国却鲜为人知只是某些高校部分学者才知道量子力学,也只在少数资料报告中作只言片语的讲解,然而大部分中国人还不知所云,完全没有达到公众普及化的程度。

量子力学源自于西方,诞生于1900年,最初由普朗克对能量量子化的描述发展成为由众多科学家参与进来集体创作的理论,这些科学家中主要包括爱因斯坦,玻尔,薛定谔和海森堡等,是他们集体努力并不断完善了量子力学。量子力学在众多科学家集体智慧的照耀下不断发展状大,其发展也经历了艰辛的历程。迄今为止,量子力学理论体系虽然已经建立起来,它还是一个不成熟,不完善的理论,但她也是最成功的理论。

量子力学的出现让整个经典物理学轰然倒塌,直接改变了当代物理学体系,导致对我们整个世界的认知也产生了天翻地覆的变化,也给人类带来了便利的生活。然而在这些成就背后却隐藏着一个令人不安的事实,那就是我们至今仍然不理解量子力学,量子力学并未在人们心灵中流传开去。尽管“追捧”量子力学的人很多,但总的说来人们对量子力学还是非常陌生的,虽然在各种场合中提及的人很多,但真正明白量子原理的人却很少,人们对量子力学的理解只限于对量子意义的部分认知,大部分人对量子了解也只是皮毛,不成系统,没有真正理解量子所带来的影响及内涵

无疑,量子力学深奥难懂,量子理论是迄今为止得到最严格检验的理论,是在实验基础上建立起来的理论。宇宙空间的一切事物,包括我们人体自身在内很多方面都符合量子力学规律。量子力学是近代科学发展的标志,但目前量子力学还处于初级阶段,而量子力学的后续发展内涵广泛,前景广阔。

哥白尼曾经说过:“人的天职在于勇敢探索真理”。今天,对于每一个仍就对宇宙自然充满好奇的现代人来说,不理解量子相关理论,就无法理解我们身边的世界,就不能真正成为一个有理性的、甚至思想健全的人。同时,让我们所有人感到幸运的是,现在想真正理解神秘的量子理论却是一件容易的事情,这也许会让那些逝去的量子理论创立者们感到由衷的欣慰。

有科学家认为:量子力学将开启一场人类科学和思想领域的伟大革命,它将为人类带来全新的思维理念,改变我们对宇宙的现有认知。因为会让所有第一次试图接近的人感到从未有过的心灵震撼,而当代人们已经顺应了现在的知识框架,所缺少的正是这种真正的心灵震撼,他们太沉迷于感性的现实生活,而忽视了理性的魅力,量子相关理论正好能弥补其空缺,让我们人生得到更理性的发展。

量子力学不但是走在最前沿的一门科学理论,同时也是我们认识世界的基本途径,她将带领我们揭示更多有关宇宙的奥秘,让我们的足迹到达更遥远的宇宙深处。不学习量子力学就犹如有一个人从来没有走出家门,生活在一个小而封闭的空间中,只看见已知的事物,不知道外面世界的精彩,这是人生最大的悲哀。学好量子力学,有利于启迪我们的思维,规范我们的言行,对人生自我发展有着重要的实用意义。

 

量子力学究竟讲的是什么,这个问题至今也很难回答,原因是多方面的:首先是量子力学内容博大精深,虚幻难懂。其次是内容广泛,涉及面多,理解起来有一定的难度。一般初学者对量子力学无不感到困惑不解,不过大家不必悲哀,实际上,所有20世纪接触量子力学的最伟大科学家都没有真正理解它,对量子理论的认知也是一知半解,并一直为之争论不休,量子理论正是在这样吵闹的环境中艰难前进。然而,越困难、越具有挑战性的问题就越让人类的好奇心无法割舍,人类天性有着理解自然的本,并最终通过理解自然来为人为自身服务。

难怪爱因斯坦就曾说过,我从事科学研究的动机来自一种想要了解自然奥秘的无法抑制的好奇,而不是有别什么目的。

在当下,量子力学已然成为科学的代名词,对任何一个领域的发展都起着推波助澜的作用。正因为如此,普及量子力学思想在今天显得就尤为重要。量子力学虽然晦涩难懂,只要我们把目标设为了解量子力学的核心思路和结论,而不是追求繁杂的数学计算,那么我们在学习量子力学的征程上就会简单明了。因此,本书用简洁的语言,具体的事例,把复杂量子力学的核心思路向大家普及,达到人人能懂的目的。

量子力学是近代物理学的分水岭,量子力学建立起来以后的物理学更富有哲学性。量子力学的出现为科学提出了更严重的挑战,已将科学带到更高的境界,为人类的生存指出了新的方向。

量子力学诞辰距今已经超过100多年了,但仍然走在是当今物理学界的最前线,谁能在量子力学领域往前探索一小步,也绝对是人类史上前进的一大步。但奇怪的是,直到今天,量子力学的一些基本思想和内容仍然不被大众所熟知。它很有名,也很重要,但没有多少人了解它。其中很重要的原因,可能量子力学实在是太难懂了。就目前来讲,人们对量子力学的研究还处于起步阶段,甚至还没有入门,这需要更多的有志之士加入进来,不断为其发展添砖加瓦。

费因曼曾于60年代说过,在这个世界上没有多少人能理解量子力学。今天大众对量子力学的理解情形依然如旧。即使量子力学已出现并被广泛应用近一个世纪之多,即使它的大多数创立者乐观地认为它是一个完善的理论,即使量子理论的应用方面也取得了骄人的成绩,相关正统解释已为人们普遍接受,但事实仍然是:量子力学甚至还不能称为一种技术,只是理论。

尽管如此,量子力学为人类带来的影响是深远的,首先它更新了人们的思维观念,打破了人们传统的思维方式,认为我们除了生存于客观世界以外,我们还生活在无穷的量子世界中;从微观方面讲,量子力学让宇宙量子化,把人们视野带入到更小的微观层次;在探索宇宙奥秘方面,让人们认识到了更多未知的事物,让人们的视野达到了更遥远的宇宙深处。

无疑量子力学是成功的,正如量子力学创造人普朗克在100多年前所预言的那样,量子力学威力巨大,人们可要谨慎使用。的确,量子力学自问世以来,就以强大的威力征服了全人类,人类完全有理由为量子力学所带来的辉煌成就而骄傲,量子力学将带给人类跨时代的发展。

、量子力学在中国的发展

科学技术是第一生产力。

科学技术的发展快速推动着人类的进步。今天,人类能在宇宙空间中自由的翱翔,能实现远距离的互动通信,这些等这完全得益于科学技术给人类提供的方便。

科学技术是人们对实践经验的总结,是人们认识、自然了解自然的基本表现,也是人类文明的重要组成部分。科技的进步能给人们带来了便利的生活,带来了舒适的环境,如今我们的生活已离不开科技的影子,科学技术已经融入到我们生活的方方面面,发展科技已经成为提高人民生活水平的重要途径与手段。

 

今天,科学技术的重要性远非你想象那么简单,科学技术的发展水平已成为一个国家综合国力的重要部分,科技不但是衡量一个国家与民族实力的重要指标,还是国家兴衰的标志。现在,国与国之间的竞争主要是科学技术的竞争,一个国家在国际上的地位如何?科技是关键,掌握高端科技,在国际交流中才有话语权。

从历史经验可以看出,科学技术的领先是大国崛起最关键的因素。在工业革命时期的英国、德国及当代的美国,莫不是如此,他们都曾以领先的科技走步入了世界的强国之列。

在中国科学技术发展的进程中,也曾经有过辉煌的时期,就唐代来讲,在当时世界上就是一个实力比较雄厚的国家,这那个以农耕为主的年代,国家强盛得源于我们比较领先的农耕技术可见科技领先是使我们能够成为世界大国的关键但由于历史的原因,尤其是近代一些闭关锁国政策,我们国家的科技实力逐渐走向没落,而西方的科技,有了长足的发展,由此,我们国家与西方国家相比产生了很大的差距。

当前中国要在世界上取得发展,必须加强科技的发展,以科学的发展振兴民族的未来。在国际形势日益复杂的今天,发展科学更是一项紧迫的任务。

目前来讲,中国是一个大国,在全球中占有重要的地位,中国有理由发展自己的科技,让科学技术引领国家发展,也让中国在国际上的地位越来越高。

如今随着中国的发展并在国际上地位的不断提高,这离不开我们科技的进步,现在中国正在大力加强科技的发展,无疑中国的科学底子是薄弱的,中国只有在改革开放之后才开始认真发展科学,量子力学正是中国近代才引进来的并在一无所有基础上开始发展自引进量子力学后,我们在艰难中探索,目前在很多领域已达到国际领先水平

中国要想在世界上处于不败之地,必须发展适合自己的科技道路,以科技兴国。科学技术的发展关键是创新,我们关键要在创新上下功夫,走出一条适合中国发展的科技道路。近些年来中国科技虽然有了很大进步,但在科技创新上还做得不够,我们要加强科技创新,以创新促进科技的发展。中国起立足于世界强国之列,就要在科技创新领域里有所发展,需要一项强大的创新科学技术来支撑国家的发展一个在科学技术上具有重大作用,同时又能使我们在短期内超越西方等发达国家,并迅速拉开与他们的距离,只有大力加强量子力学的发展。

 

 

量子力学是西方人的理论,对中国人来讲是舶来品,量子力学发展到现在已经百多年了,还没有一个中国人真正参与进来,把量子力学逐渐发展壮大。

 

年来量子力学在中国成为炙手可热的科很多国人已看到量子力学的前景,越来越多的人投入到量子力学的研究中来,中国在量子领域崛起的势头越来越强了现在的量子力学已经是大学物理的必选课,庞大的人口基数为中国培养出了更多量子领域的人才,尽管我们在量子领域起步比较晚,发展时间简短,但我们所取得的成就却是显著的,随着我们对量子力学的重视,中国已经建立起了自己的量子力学基地,有很多研究成果在世界上我已处于领先地位。可以说,中国在量子力学领域取得的成就也就是最近三十几年来实现的。

 

  而最有说服力的事实是,尽管中国量子力学起步比较晚,但发展却迅速,尤其在应用方面,短短二三十年时间便取得了巨大进展。中国已建成了世界第一个量子通讯城域实验网,可以实现量子远距离隐形传输。我们量子卫星领域里也有大力的发展,已把量子通讯卫星“墨子号”送上了太空。而西方至今连一个实验基地都还没有建成,西方相关科学家已在哀叹:他们在量子力学领域已远远落后于中国了。

如果中国在量子力学领域加大投入与创新,实现对西方的超越和遥遥领先,那么中华民族伟大复兴将不再只是一个梦。

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