01.03 費曼:世上沒人懂量子力學?被中國量子衛星發射升空“實力打臉”

他獲過物理學的諾獎。並提出了費曼圖、費曼規則和重整化計算方法,這是量子電動力學和粒子物理研究中不可缺少的。他就是上世紀的著名物理學家-----費曼!

他被認為是繼愛因斯坦之後最聰明的理論物理學家,也是提出納米概念的第一人。

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作為20世紀量子力學領域的領導者,費曼為什麼說:世界上沒有人知道量子力學?

事實上,不止一位物理學家這麼說。例如,量子力學創始人、哥本哈根學派領袖玻爾曾說過:如果有人對量子力學不感到困惑,那隻能說他不懂量子力學。

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很多物理學家都有類似的劇本,一定有很多秘密。

在物理學史上,有一個奇怪的,甚至可怕的實驗叫做:雙縫干涉實驗。

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這項實驗給科學家們留下了許多困惑,簡而言之:有觀察者和沒有觀察者的實驗結果是不同的。

在這個實驗中,光子經過兩個狹縫後將在屏幕上成像。如果忽略它們,就會出現干涉條紋。

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如果在實驗裝置中加入一個探測器,觀察光子如何通過雙縫,就會出現完全不同的實驗結果。

是不是很神奇?

起初,科學家並不相信。經過反覆的實驗,這個結果從未改變。

也就是說,一個普通的物理實驗最終涉及到觀察者。你覺得奇怪嗎?

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不管實驗是什麼,理論物理學家都應該用理論來描述它。

20世紀20年代左右,海森堡提出用矩陣力學來描述,薛定諤提出用薛定諤波動方程來描述。

後來,狄拉克證明了兩者在數學上是等價的。

事實上,是海森堡寫的,丁格爾和狄拉克是第三代量子力學科學家。

在此之前,第一代是普朗克、愛因斯坦;第二代是玻爾、索末菲、波恩;此外還有保利、德布羅意等。

這些人不僅學習理論,而且還吵架並分成兩組。

一個是波爾領導的哥本哈根學校。主要幹部有海森堡、保利等。

另一個小組也很大,由愛因斯坦領導,主要參與者是薛定諤、德布羅意等。

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他們在爭論什麼?說白了,他們是在為"不確定性"而戰。

海森堡提出了不確定性原理,描述了微觀世界中的物理現象。

他認為:微粒的位置和動量信息不能同時測量。如果一個是測量的,另一個不是。

如何理解這一點?

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例如,在氫原子模型中,我們通常認為電子是圍繞原子核旋轉的,這與地球繞太陽旋轉的情況類似。

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但海森堡認為:所謂"道"其實是虛構的,不存在,是不夠的。。

他根據當時的實驗現象,提出了描述電子運動的不確定度原理。具體來說,它用"概率"來描述。電子可以出現在下列任何位置,但每個位置的概率是不同的,因此可以用電子雲來描述。

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愛因斯坦無法解釋這種"不確定性",他曾在與玻爾的辯論中說過:上帝不會擲骰子。

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波爾反駁道:愛因斯坦,別告訴上帝該怎麼做。

反對派主要領導人丁格爾提出了一個思想實驗薛定諤的貓。


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哥本哈根學派被死貓和活貓的疊加所諷刺。

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無論是愛因斯坦還是薛定諤,他們不能理解量子力學的一個重要原因是:無換位。

那麼,誰在量子力學的應用上做得更好呢?

美國的量子計算機:10月23日,谷歌在《自然》雜誌發表了一篇研究論文,並正式宣佈實現了"量子霸權"。傳統的超級計算機需要計算數萬年的計算量。谷歌開發的量子處理器可以在200秒內完成目標計算。

中國量子衛星(墨子):2016年8月16日,世界第一顆量子科學實驗衛星墨子在酒泉衛星發射中心發射升空。

近年來,中國在量子領域取得了新的突破。

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中國科學家潘建偉教授領導的研究小組首次實現了18個光學量子比特的糾纏,這在國際上一直是一個非常困難的項目。

這一次,中國創造了世界上製備所有物理系統中最大糾纏態的新紀錄。

20多年來,潘建偉教授和他的同事們一直致力於多光子糾纏和干涉測量的研究。可以說,他們的貢獻是不可或缺的。潘建偉教授的團隊一直引領著這一領域在全球的發展。不僅在理論上,我國已經位居世界第一,而且在未來,我國可以進一步應用於大規模高效的量子信息技術,加速量子通信的發展。

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總之,在這個科技決定實力的時代,一個國家的科技進步決定了其綜合實力的提高。所以說中國要發展就是要在科學研發方面多下功夫,眾所周知,數學是學好科學的基礎!所有的科學度有強大的數學依據,作為支撐!只有把自生的內力練強大了,這樣才能時刻抵禦一切外來阻力。這就是科技強國的硬道理!

世界物理學家----楊振寧教授就是物理界裡大量運用數學的科學家

如何培養孩子對數學的興趣?諾貝爾物理學獎得主楊振寧教授給了我們答案。

我們都知道數學和物理不是分開的。如果我們想贏得物理獎,我們需要有一個高水平的數學技

能楊振寧有很深的數學知識。

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他表示:

第一:興趣是最好的老師,學習任何課程都需要良好的興趣基礎。

第二:學習需要同時掌握好方法。僅僅表現出對學習的興趣是不夠的,還要掌握正確的方法,

說到學習數學的興趣和方法,我們不得不提到一位著名的數學家,劉薰宇。民國時期著名數學家、教育家。他一生出版了許多經典的數學著作,特別是影響了幾代人的數學科普書籍。

所以很容易引起孩子們的興趣。一本好書或一個好故事足以改變他的態度。(下圖為劉薰宇的數學,1948年版)

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對於中國國內的數學科普讀物來說,劉大師的作品堪稱最佳。它們延續了近百年,對中國啟蒙數學產生了深遠的影響,堪稱中國啟蒙數學的最大貢獻。

劉薰宇出生於19世紀末。他年輕時在中學和師範學校教書。後來,他去法國學習。回國後,他在暨南大學、大夏大學和同濟大學任教。"七七"事變後,劉薰宇等教師移居西南,到西南聯大任教。解放後,新中國任命劉薰宇為人民教育出版社副總編輯。

作為民國時期著名的教育家,劉薰宇畢生致力於使數學變得有趣,從而提高數學的吸引力,最終達到提高國民素質的目的。劉薰宇的數學有三卷。今天,推薦給大家。

劉薰宇先生寫的有關數學的書。他對數學有獨到的見解,能把數學問題與生活中的日常小事聯繫起來,幫助人們更好地應用所學知識。他把自己的教學經驗寫成文章,發表了報刊,後來就總結成這套《給孩子的數學三書》

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楊振寧曾說,他對數學的興趣很大程度上來自於劉薰宇的作品。著名數學家、國家最高科學技術學者、前中國科技大學原校長谷超豪也提到了劉薰宇,他說劉薰宇的作品是他數學學習的關鍵。

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媒體評論有一位劉薰宇先生,他是位數學家,寫過許多通俗易懂和極其有趣的數學方面的文章。我記得,我讀了他寫的關於一個智力測驗的文章,才知道排列和奇偶排列這些極為重要的數學概念。

——楊振寧1983年和香港中學生的談話

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對我影響最大的,是劉薰宇的《數學的園地》。它介紹的微積分和集合論的初步思想,

把我帶入了一個全新的世界。

——著名數學家、中國科學技術大學校長 谷超豪

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我一直沒有嘗過數學的興味,一直沒有遊覽過數學的世界,到底是損失!最近給我稍稍補償這損失的,便是這冊書裡的幾篇文章。我與薰宇相識後,他便做這些文章。他每次發表,我都讀,誘我讀的,是它們的富有趣味的題材。我常不知不覺地被誘進數學的世界裡去。

——豐子愷 《數學趣味》序言

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如果你想激發孩子學習數學的興趣,同時掌握好學習數學的方法,在這給你推薦劉薰宇老師的《給孩子的數學三書》本書通過有趣的語言描寫,將枯燥複雜的數學問題

轉化為有趣的數學故事。在有趣的故事中,他們可以輕鬆地學習解決數學問題的方法,激發學習數學的興趣,使許多中小學生深受啟發,成為一套經典的數學科普讀物

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因為是我們中國本土數學家寫的,所以裡面有很多中國的數學妙題。比如什麼是"八仙過海"、"韓信點兵"等等。

因此,如果你的孩子是一箇中小學生,你可以給孩子看一本啟發了世界上最了不起的物理學家的數學啟蒙書——劉薰宇先生的三本兒童數學書,這對提高他的數學成績非常有幫助。

而且,價格也不貴。三本才69,比輔導班便宜很多。而且,輔導班上也不會有劉薰宇這樣好的老師。

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