骗局多?是玄学?已实现霸权?带你走进量子的真相

来源:格致论道讲坛

迟疑不决,量子力学!遇事不断,量子计算!什么是量子?薛定谔的猫与量子力学又有什么关系?生活中有哪些量子力学的体现和应用的例子?量子计算怎么算,难在哪儿,谷歌实现的“量子霸权”又为何物?平行宇宙与量子力学有关吗,是否真的存在?关于量子的那些奥秘,欢迎在《理性派对 新科技发布厅》第9期揭开真相!

什么是量子?

吴宝俊:前一阵子量子波动速读记忆法的广告在网络上引起了热议,在生活当中我们也能够见到各种各样的带量子的产品。到底什么是量子?

曹则贤:在科学上,量子的西文 Quantum 这个词最早出现在 数学家黎曼《论几何学的基础》 ,里边用了 Quanta ,也就是Quantum这个词的复数形式。从几何上建立小的单元或者量子的概念。

量子概念进入到物理这个学科是在 1877年 ,建立统计物理的 玻尔兹曼 在一篇论文里面想重新得到麦克斯韦关于气体分布的公式,他 假设气体分子的动能本身有最小单元,最小能量 单元就是Energiequantum 。 

量子力学这样一门学问首先是一门哲学,或是你看待物理世界的一个态度。因为当我们谈论小的事情或少的量的时候,要特别小心。比方说谈论人口的时候,一般人家家里有两口人或3口人,变成4口人或5口人,你就不能说他们家去年人口增加了8.1%。这么说就不恰当。

当我们 谈小的数目的时候要特别小心 。处理物理问题的时候,可能要采取完全不同的哲学,或者采取完全不同的计数方式。尤其是统计物理,要特别小心和注意Counting Manner——计数的方式。 

吴宝俊:刚才您说,量子其实是关于最小单元的哲学,生活当中有什么能体现这个观点的吗?

沈洁:比如说,激光怎么产生光呢?在原子里,电子从一个能级跳到另外一个能级,它会辐射出一个能量,这个能量对应的就是不同频率、不同长度的光。

激光它本身只有一种颜色,它对应的只是从一个能级跳跃到另外一个能级所产生的能量的光,所以我们能看到一种颜色的激光。因此,这本身就是量子化的一个非常好的标准。

吴宝俊:可以翻译成一个通俗的例子:一个人下楼梯,从一阶楼梯迈到另一阶楼梯,不小心摔了一跤,甩出一个手机。

曹则贤:我常说的例子是,假如大家在2楼看风景,一不小心就掉下来一个人,这个人从高处掉到低处,多出的能量就把他的脚崴了,崴脚的时候就会发出一声尖叫,发出的尖叫可用来类比电子从高能级落到低能级的时候发出的光子。

如果 这个光子本身频率或者颜色都是单一的,方向是一致 的,并且相互之间形成的相位或者说时空距离有某种内在联系的,这样形成的一束光就是激光

量子力学是怎么来的?

吴宝俊:量子力学到底是怎么诞生出来的?

沈洁:量子力学出现是因为科技已经进展到一定程度。经典力学和量子力学只是适用的尺度不一样。其实量子力学那套也可以适用于宏观物体。

这就 涉及到波粒二象性, 宏观物体它也是有波的,但是这个波跟质量、能量是成反比的,所以涉及到到宏观物体, 人的质量比较高的时候,它的波长是短很短的,量子信号太微弱了,所以我们就探测不到

但这个时候,如果我们把一个东西慢慢变小,尺度上变小或者说能量上变小,它的波长就越来越大,后来我们观测到了。比如说, 尺度上到纳米级别、微米级别我们称之为微观,它的量子信号就比较强烈

如果想要观察这些信号,有时候得采用一些方式把能量给降低。比如说, 用量子计算我们就需要降温的一个过程 。早期通过科技的手段我们只能观察一些宏观的,我们就能看得到摸得到的这些东西的数据和实验,所以我们有经典力学。后来 科技 发展到一定程度,我们可以去观察原子级别的、电子级别的一些信号,量子力学就诞生了

吴宝俊:你能看到更小的东西,而这些更小的东西的行为和通过原来的规律所了解到的完全不一样,这个时候才有新的理论产生。

沈洁:但其实并不是完全不一样,它只是一个缓慢的过渡而已。

从“薛定谔的猫”谈量子跃迁与量子纠缠

吴宝俊:刚才聊了量子力学的过程,那么自然而然就引出 “薛定谔的猫” ,一个非常经典的实验。首先我们有一个盒子,人在关上盒子的时候,外界不可能通过任何的方式探知盒子里面到底发生了什么事情。

紧接着我们往盒子里面丢一个放射性的原子,在一小时之内放射性的衰变的概率大概是1/2。 然后往里面放一个盖革计数器,一旦它衰变了,我们就能探知衰变了。盖格计数器下面接一个锤子,锤子底下放一个瓶子,瓶子里面装上剧毒的氢氰酸。

这个时候我抓一只猫丢进去,盖上盒子的门。过一个小时,问你这里面的猫是什么样的状态?很多网民纳闷,这能是什么状态? 不是死的就是活的。它背后到底有什么物理上的玄机

曹则贤:这个概念出现在 薛定谔1935年的文章 里。原文想表达的是,当量子力学出来的时候,如果相对于经典力学有所谓革命的话,一个关键词就是 波函数 。此前,波函数在经典力学里是不存在的。波函数所带来的关于电子从楼上往下跳楼所描述的 “量子跃迁”就属于微观世界

那时候大家还并没有完全理解量子力学。这里就有一个诠释的问题,跃迁的电子什么时候从上往下跳?按照量子力学的说法,它是概率性的,有可能跳也可能不跳,什么时候跳不知道。

沈洁:这就涉及到几个基本概念。比如说,为什么猫不能又死又活?因为猫是一个宏观物体,它不是在一个量子叠加态上。 如果我们要有一只猫能又死又活,必须得把猫缩到原子这个级别

为了形象一点,就拿宏观世界当中能够有形象的物体猫去做一个比喻,实际上它只对应的是原子世界里面原子的两个状态的叠加。

吴宝俊:原子状态可以是a或者b,但是在测量它之前,它可以同时是a或者是b。你不知道,只有在测量的时候,你才知道。 

沈洁:还有一个概念,假如最后你打开盒子,让它变成一种状态——要么是死要么是活的这种状态,它描述的是一个物理的过程。我们去测量的时候,一旦这个 微小的独立的系统跟外界有有相互作用了,它就要塌缩成经典态,专业术语叫做退相干过程

当时开一次可能是只有一种状态,但假设我们现在开100次或者1000次,它很有可能一半的数量是活的,一半的数量是死的,因为当时在叠加态上存在几率的问题。所以,多次统计以后,还是能够回过来推导,它其实是符合量子的叠加态的。

吴宝俊:“纠缠态”这个词在“薛定谔的猫”这个实验中到底是什么意思?

曹则贤:“纠缠态”也是薛定谔提出来的。

沈洁:简单来说,一个“叠加态”就是叠加在两个态状中间,相当于线性代数的加法。 “纠缠态”就是把这个状态换成两个粒子。这两个粒子有叠加的状态 。拿薛定谔的猫做对比,现在有两只猫,我们就规定一只猫只能有一种状态。所以,如果现在有一只猫是死的,另外一只猫就得是活的。

吴宝俊:我觉得这两只猫要都在那盒子里,要死就都死了。

曹则贤:就相当于一间屋子里面住两口子。这两口子日常生活一定是由他们俩的状态共同决定的,而不是由他们俩的状态分别决定的。

沈洁:这么说吧,现在在一起生活的并不是一对夫妻,因为夫妻是不一样的。现在在一起的是一对双胞胎。

曹则贤:或者说两人合租房子的,两个人可以互相不干扰,这就不叫“纠缠”,虽然两个人住在一间屋子里。

沈洁:如果是两个双胞胎,只要其中一个到了一种状态,那么另一个就是另外一种状态。它有某种强的关联。

物理里的“纠缠”可以大概分类。比如说 光子的纠缠 。因为 光子是一个玻色子,光子跟光子之间没有区别 。提到它们的纠缠, 不管光子1成为这个态,还是光子2成为这个态,实际上是同一种态 。一个是一种态,另一个是另外一种态,这是两种态。 

但是,因为 电子是费米子 ,所以有点区别。我们占据这个能级的时候,又得用专业术语。站在这层楼上的时候,我们有一个原理,这两个电子如果一个头朝上,另一个就得头朝下,这一层不能站两个。

两个个体之间的纠缠,一般是用在量子通信上面。比如说,我现在送两个过去,要探测到一个是向下的,另外一个肯定是向上的,所以用这种方式来传递信息。现在如果有人中间要去偷取偷听这个信息,我一探测那个地方就向下了,所以这个地方已经破坏它的状态了,所以保密性就不好了。

生活中有哪些量子力学的应用?

吴宝俊:量子力学诞生之后对改变我们这个世界到底有什么用?有什么好玩的东西是以前经典力学做不出来的,而有了量子力学就能做出来了?

曹则贤:早先我们对物体的导电性的分法就叫 导体和绝缘体 。到1926年,有了 薛定谔方程 。上世纪40年代、50年代,我们把这一个方程一开始用在氢原子身上,然后又把它用到晶体上面。 原子像阅兵方阵那样排列的东西叫晶体

把这个方程用到晶体上的时候,得出来里面的电子的能量和动量之间的关系,叫 色散关系 ,或者叫 能带关系能量是动量的什么函数 。 

经典力学里,两个弹性小球碰撞的时候,我们说它的能量和动量守恒。现在,电子在固体里面也有能量和动量,但是能量是动量的什么函数?在固体里两者是什么关系?这个时候就会发现那条关系的线是好多条曲线,当你看这些线条和具体物质对应的时候,突然就会明白,为什么有些东西是导体,为什么有些东西是绝缘体。

大概是一个区域的一个区域的,有点像剧院里椅子,它也是一片一片的,但中间会有隔档,票价都不一样的。如果说在其中一片区域里,每个椅子上都坐一个人,坐得满满当当的,而后面隔开了一定距离的、票价更高的区域一个人没有的,这种东西就是 绝缘体 。就是说,你发现你这一片票卖光了,坐满了人,人要想挪一下都很费劲,这种东西类似是 绝缘体

如果说这是一大片椅子,这里面的人没完全坐满,有相当多的空位置,人挪起来就很轻松,挪起来就叫流动,也就是可类比为有电流,这就是 导电 。现在我们就明白了什么是导体,什么是绝缘体。

这时候“ 半导体 ”的概念就出来了。还是拿电影院的座位说事儿。如果有足够多的人跑到后面去了,前面就空了一部分,使得导电率相当的大了。而且,最重要的是,越是有人起哄,往后面跑的越多,相当于温度越高,导电能力越强。最绝的是,后面高价位上有几个分散的人,是一种导电行为,和我这边只空几个椅子,导电行为是不一样子的。在后一种情形,大量的人的挪动看起来好像是那几个空椅子在挪似的。

所以这里有几个和导体不一样的概念, 半导体的导电有两种方式 。后面高价位的几个人跑动了,前面有几个空座的也能挪,也能导电,是另外一种形式的导电行为。

半导体不仅导电,不仅随着温度增加导电率增加,最重要是它有两种形式的导电的东西,分成N型和P型。把一个N型半导体和一个P型半导体凑到一起的时候,这叫PN结。

PN结有什么特点呢?加上电,相当于把刚才说的人和空往一起怼,电子回到空座上的时候还不情愿,就会“嗷嗷”叫,就会发光,这叫 发光二极管 。反过来说,把光照在中间这个区域,相当于把后面的人往远处赶,把这个空缺也往远处赶,赶到远处的电极上,这个东西叫 太阳能电池

物理过程本身就叫计算,所以能做成PN结、NPN结、PNP结,互相焊到一起的时候,可以完成计算的功能,于是产生了计算机。

沈洁:量子力学是个源头,根据量子力学,存在一些能带结构。能带结构就是对样品里面晶体的能带,也就是 能量和动量的关系是由量子力学导出来的

吴宝俊: 正因为有了量子力学,才有了计算机,有了手机 。 

曹则贤:还有另外一个产业,就是激光。玻尔说, 发光是电子跳楼的行为 ,但是电子从上面往下跳楼,它会发光。反过来,电子要吸收光,它能从底下跑到楼上去。

爱因斯坦认为,如果还有光,它不仅能让底下的电子跳到楼上去,光对楼上的电子也有影响。比如说2楼站着个人,他本来没打算跳的,结果别的地方突然发出“嗷”的一声叫,他吓了一跳就跌下去了。他摔下去,脚崴了,于是也发出了“嗷”的一声。

但是这两声“嗷”之间要有关系, 这两个叫 声的频率是一样的,方向一致,而且时间间隔要有讲究。如果这样的喊声或者这样的光子往一个方向多了,这就叫激光

吴宝俊:激光其实就是电子集体跳楼的一个行为。

曹则贤:集体受刺激跳楼。 大自然界没有激光,是人类1960年做出来。我们国家是1961年做出来的红宝石的激光器

吴宝俊:就是你要长完了红宝石晶体,拿好的去做红宝石激光器。

曹则贤:对,质量要好。

吴宝俊:长了宝石你不卖,你拿去做激光器?

曹则贤:做激光器不是更有用吗,你戴手指头上有什么用?

沈洁:在物理学上红宝石只是一种晶体结构。

曹则贤:是掺了杂质的晶体。

沈洁:不同的晶体结构的排列就会形成不同的东西。

量子计算怎么算?

吴宝俊:量子计算机到底是什么意思?

沈洁:拿普通的计算机跟量子计算机做一个对比。 普通计算机的基本单元叫做比特。比特有两个态,0或者1 。比如电流通或不通,开或关,往上或往下。但是它最后完成一个状态一定是一个态,它不可能同时处于0或者1。 

量子比特其实是一个比特,它不是在0或者1,它可以同时处于0或者1的叠加态。把很多个量子比特放在一起,它的运算方式就是2的N次方,是指数增长的一个方式,它不可能处于叠加态。所以, 经典比特数目越来越多,它的计算能力2N是一个线性的关系

吴宝俊:量子计算可以同时处于两个态的其中之一,我再放一个并列过来,那就变成4个了。

沈洁:对。它是2乘上2乘上2乘上2,所以是2的n次方。 

曹则贤: 两个态的叠加到底有多少可能?实际上等价于一个球面 。数学上,单位四元素,或者量子力学的归一化的两粒子波函数(是复数),都对应一个球面。

沈洁:它能解决经典计算机不能解决的一个问题。到现在这个发展阶段,一台计算机里已经包含了非常多的比特,不能再增加了,它的计算能力已经到了顶值。

曹则贤:哪怕它没到极限,也不妨碍我们要研究量子计算。刚才谈的这些仅仅是存储方式的不同,或者状态表表示的不同。此外,计算方式也不同。

沈洁:对,有一个特殊名词叫做 并行计算 。举例来说,我现在在迷宫的这一头,要找到迷宫的出口,可迷宫有很多条路。如果是经典的计算,我们就得就像人一样挨个试,试到后来才能试中。

但是量子计算它要并行计算。在一个路口可以分成两条路,接下去在这两条路下面又可以各自再分成两条路,可以同时去试多条路,效率就增加了很多。

曹则贤:它的运算方式不一样。相对于经典运算,除了更有效以外,它还会带来新的东西。

沈洁:如果要计算量子系统,经典计算的计算方式是计算不了的。 

谷歌实现的“量子霸权”霸在何处?

沈洁:谷歌前一段时间说他实现了“ 量子霸权 ”。

曹则贤:我觉得它实际上是一个错误翻译,只是说他相对于别人具有优势,更有能力而已。

沈洁:他用的词是“ Quantum Supremacy ”,就是超越一丁点。

曹则贤:就是比别人强。

沈洁:这里有一个误解,因为是美国实现的,大家觉得“别人”可能是指不同的国家,但实际上不是。 “别人”指的是经典计算机 。它在某一个计算方式上,在某一个例子上,它现在暂时超越了经典计算机。

曹则贤:是说从量子力学的角度,具体某一件事上我比你牛。说到这点我就特讨厌我们相当多的科技媒体,什么不懂就上去就忽悠,而且是坚持根据自己的想法去忽悠。

吴宝俊:学术界把媒体翻的“量子霸权”翻译成什么?

曹则贤:量子有优势。

沈洁: “量子优势” 这个词比较中性一些。

曹则贤:但是大家还是愿意用“量子霸权”。

吴宝俊:它起到了很好的传播效果。

曹则贤:但是它带来极大的误解和对社会的冲击。比方说,你不知道实现什么霸权了,会说到底出什么事了?其实没多大事。

吴宝俊:您讲一讲 “量子霸权”里的 技术细节

沈洁:它其实是一个 量子比特的数目 ,它设计的是一个6乘9的排序,所以是54个。因为有一个坏了,所以就变成53个。它是基于超导量子比特,用的是超导结的状态,去实现它的0或者1态。这么说有点不专业,形象来说就是 超导量 态,然后它形成0或者1

吴宝俊:美国人 实现的所谓“量子霸权”是 不是意味着他们已经做出了量子计算机? 

沈洁:他就是 只是阶段性的一个进步 。量子计算机,怎么去定义量子计算出不出来,每个人的理解方式都不一样。有些人说几百个量子比特,有些人说上千量子比特,目前来看并没有具体的定义,但是阶段性会产生一个阶段性的标志。这个标志可能得应运而生。

比如说之前, 第1个量子比特出来已经是一个标志性的东西 。随着量子比特数量的增加,前几年就有人提出来,我们 要做多少个量子比特就可以超过经典计算机的计算能力 ,当时是40多个。他把这个称为“量子霸权”。

曹则贤:获得可使用的计算机远远没那么简单。

沈洁:路还很长,不是5年、10年就能完成的事情。 

我们离量子计算机还有多远?

吴宝俊:现在还没有量子计算机。您乐观地看,10年之内不会有量子计算机?

沈洁:我觉得比较困难。

曹则贤:不好说,现在是技术集成的时代。尤其你看机器人,我觉得它的进步是超过我们预期,甚至超过研制者自身的预期。

吴宝俊:曹老师觉得也许用不了5到10年。

曹则贤:不知道。现在你都不知道它的槛儿在什么地方,也不知道新的突破从哪里来。

沈洁:超导量子比特里面有一个坎儿。在2007、2008年,因为量子比特的数目一直增加不上去,当时就发现了一种 新的量子比特的构造方式 ,一下子就做出来了,于是一下子有了一个跳跃。有瓶颈存在,如果这个瓶颈有一些人采用一种新的方式去克服,后面发展就比较顺利。超导量子比特已经是工程上的一种设计。

吴宝俊: 中国人在这方面做的工作多吗 ?处于前沿什么位置?

沈洁:目前来说还是 跟随者,但是跟随得比较紧密物理所前一段时间就做出来20个量子比特

曹则贤:是做出了20个量子比特,但是第一,你这个量子比特, 从物理实现的角度来看,是全同的吗 ?第二,20个量子比特 能用你所认为的那种耦合方式工作吗 ?第三,你到底 能够用它执行什么运算 了?这个事情这是很难说,都不容易。

沈洁:会一些概念上的问题,比如说怎么去定义它,但是我个人认为这个结果还是比较可靠。

吴宝俊:能做出二十个离五、六十也不远了。

沈洁:量子比特增加并不像我们想象这样一个一个增加。举个例子,它有时候是一次增加7个。这7个和另外7个耦合起来,那么它就7个7个地增加了。所以,20到50并没有差30个这种说法。

有公司报道实现了72个量子比特那些都不是真正从实践上证明的。但再早之前,真正实现的实验上的量子比特,可能也就9个、7个、10个,然后突然就20个,然后突然五十几个。有一些 技术上的进步会导致它数量的突兀增加

吴宝俊: 量子计算机 如果要实现的话, 现在的主要障碍在哪里

沈洁:现在的重要障碍就在于 它测量以及实现量子相干的条件 。现在大部分量子比特的方案都是在 低温 下进行的。

曹则贤:而且不是一般意义上的低温,是极低温。

沈洁:对,基本上接近于 绝对零度,10mk的级别

吴宝俊:零下272度左右。 

沈洁:而且它主要用到一种叫 氦-3 的气体去降温。氦-3是氦-4的一个同位素。平常在日常生活当中是没有的,它是一种战略物资。它是核反应附加出来的一个东西。我们现在 大部分氦-3都是从美国进口 的。

吴宝俊:我们现在在室温实现不了?

沈洁:物理所在80年代其实已经研究出一个机器,能够降低到几十mk的级别。它有个特殊的名字叫 稀释制冷机现在存在 三种量子比特:超导量子比特、自旋量子比特,以及拓扑量子比特 ,都是必须在稀释制冷机里面运行的。

离子阱和 金刚石色心 这两种是 可以在室温下进行 的,但它们 并不是传统意义上电学的器件,不好操控 。那几种需要在稀释制冷机里面运行的量子比特是可以操控的。所以说每个量子比特都有它自己的特点、优点和缺点。

量子力学能证明平行宇宙的存在?

吴宝俊:拍科幻片的流行一句话:遇事不决,量子力学;实力不济,万有引力;解释不通,穿越时空;逻辑不够,平行宇宙。 平行宇宙到底是什么意思?

沈洁:我说一种科幻电影里面经常出现的平行宇宙的来源。我们刚才说到 量子力学有叠加态,一去观察,它就塌缩一个态平行宇宙这个概念其实就是说它塌缩成几个态 ,每个态都有它独自的平行宇宙的展开 ,这样就出现了很多平行宇宙。

吴宝俊:观察它一次,它在我们这个世界里塌缩到了这个状态,但其实就会同时衍生出另外一个世界是塌缩到那个状态的。

沈洁:对。有一部叫做《Coherence》的电影就是描述这个事情的,中文翻译叫《慧星来的那一夜》。但我想特别强调, 这只是一个想法 。对我们来说,就是一个科幻故事而已, 作者也只是从科幻的角度提出来而已

吴宝俊:有人觉得“薛定谔的猫”当中提到这种半死不活或者又死又活的猫,还涉及到你打开箱子,他就觉得这个事情和人的意志也许有关系,所以大家就觉得量子力学很玄学,又有人觉得它跟人的意识有关系,可能跟宗教也有关系。有人就提出各种各样的理论, 把量子力学和宗教联系在一起,用来解释人的灵魂和意识 。二位老师怎么看?

沈洁: 跟人的意识没有关系 。说是用人去观测,把人换成机器也是一样的道理,意思就是跟外界发生一个非常客观的相互作用,只是把门打开跟外界发生作用而已,跟人完全没有关系。所以,我觉得 把量子力学和佛学与人的意识的产生相联系完全是无稽之谈,断章取义

警惕!这些“量子产品”是骗局

吴宝俊:到底 “量子波动速读” 为什么不靠谱? 

沈洁:我简单地看了那个视频,他提到了波粒二象性。但他只用了一个概念,没有讲本质。这就是我们现在存在最大的问题: 只引用这个概念,但是没有讲到本质 。这 就是对这个词的一种盲目崇拜 而已,然后引导家长愿意用。

曹则贤:这个词成功地在你的心里引起了相信,或者说因为焦虑而产生的相信。

沈洁:从量子的角度来说, 人或者脑子这么大的东西的波长已经特别短了,就没有波动这回事了 。 

曹则贤:我倒想说,大家对一个东西的记忆很大程度上是要有关联。一个知识如果是孤立的,有时候很难把它记住。当你知识足够多的时候,你就能有能力自己把它补齐。

比如说,我当年上大学学量子力学的时候,我根本不懂,就是想记住去把考试考过了,老师别让我挂科就完了。但是,等到我自己去写量子力学文章, 我教这么多年量子力学以后,我对量子力学的记忆本身是一个结构性的东西

我脑子里关于量子力学有一个框架,这个框架该有什么东西。今天让我去讲量子力学,我的记忆力远远不如从前,但是我敢很自信地拎着粉笔到黑板前去给你讲量子力学,讲相对论。

我不是记住那些东西,记住的是那些东西一个特别强的结构。我觉得某个阶段你因为记忆力不够记不住某些东西,那是另外一回事。 你记不住还可能因为你的知识是孤立的,你真不理解

吴宝俊:曹老师的意思是,学习理科是要了解它背后的逻辑线和框架的,而不是死记硬背。

曹则贤:你要有一块有联络的知识。中国教育有一个最恶劣的词叫知识点,其实文科更要讲究逻辑结构。

沈洁:语言其实是很有逻辑的一门学问。

吴宝俊:最后,二位老师表达一下个人的感受吧。 

曹则贤:我说一下关于量子力学以及相对论的感受。大家一定要记住, 量子力学、相对论和统计物理几乎是同时期产生的,几乎是在同一个地方产生的,几乎是由同一拨人产生的 。这些人包括 爱因斯坦、普朗克、普朗克的助手劳厄、薛定谔、狄拉克、泡利 这几个大神。还有 意大利的费米、荷兰的统计物理的奠基人埃伦费斯特 这些人。

这些人是同时对量子力学、相对论和统计物理都有贡献的。 这三门学问本质上是紧密联系在一起的 。我们一定要清楚,把它分成不同的学科实际上是为了图书馆的方便,而不是为了你掌握知识的方便。

结合我自己读书和教学的经历,我想告诉大家,一定要能静下心来,有一个扎实的厚底子。将来我们能够有什么出息,能做出什么东西就看命运了。

沈洁:我的想法就是,首先量子力学并不是那么神秘的一门学科,可以说我们的日常生活是建立在量子力学的基础上的,量子力学可以是现在科技的基础。所以说, 我们千万不要质疑量子力学的本身的正确性

其次,千万 也不要对量子力学有盲目的崇拜感 ,听到“量子”或“纠缠”就都相信了。如果去从本源上去理解这些东西,就会知道它适用于什么尺度、什么范围。希望大家理解一个东西的时候多去学学,踏踏实实地学东西,然后再去应用它。

曹则贤:量子力学创立100年了。 100年前人家创立的这个知识体系在今天应该成为一般中学生的知识标配

早在我们小时候上学的时候,80年代,由于我们国家比较落后,老师也没这个水平。但是在今天,技术进步了,有网络,而且我们的社会上多少懂些量子力学的老师并不少。

沈洁:从科技的角度来看,现在操控原子级别的的器件去探测一些量子信号也是比较普遍的。

曹则贤:而且量子力学所带来的产品也充斥你的生活了。对于今天的中学生来说,理解量子力学不是特别困难。

吴宝俊:曹老师成功地把那句“量子力学量力学”改成了“量子力学中学就得学”。

沈洁:但是曹老师你之前说,要学会充分地学会经典力学才能学量子力学,这是不是矛盾了?那不就引起教育焦虑了吗?

曹则贤:这是两个概念。其实是说你学了一定高度的知识,回头并不妨碍你还必须学看起来简单的知识。这种东西要反复学才能达到一个不同层次的理解。

沈洁: 在九年制义务教育里面可以适当地引入量子力学的概念 ,让大家知道,所谓的“纠缠态”、“叠加态”并没有那么神秘。

吴宝俊:最后给大家推荐 曹则贤老师著的这本书——《量子力学少年版》 。曹则贤老师这本书是写给他儿子的。他在开始写这本书的时候,他儿子10岁,写成这本书的时候,他儿子已经大学快毕业了。他儿子也是学物理的。

建议大家打好基础,学好物理,这门非常有用的科学学科。

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