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據參考消息7月12日報道,美刊發表文章稱量子物理學的發展將改變我們的日常生活。
【美國《新聞週刊》7月11日一期文章】題:量子物理學的發展將改變我們的日常生活(作者布賴恩·克萊格)
電荷波梅蘭丘克定理。斯格明子格子。自旋冰材料中的磁單極子。
這聽起來就像是科幻小說中的購物單,但英國劍橋的新卡文迪什實驗室量子物質組負責人馬爾特·格羅舍表示,這些量子物理學的發展可能帶來改變行業面貌的技術,所涉及的範圍從電動客機到人工智能,無所不包。
從石器時代到蒸汽時代,歷史上不乏重大技術突破,而自20世紀60年代以來,我們可以說已生活在量子時代。
20世紀初,科學家發現原子、電子和光子等量子與由它們構成的日常物體有着截然不同的運轉方式。當我們扔一個網球時,藉助於牛頓定律,我們可以計算出網球的最終落點。但拋出一個量子時,結果卻是一組顯示粒子可能方位的概率。這並不是信息失真。說來奇怪,直到我們做出測量前,這個粒子的位置可能還沒有固定下來。這讓量子的運轉方式看起來似乎是在同一時間點內處於不同的位置,或是在穿過難以滲透的障礙,這一過程被稱爲“量子隧穿”。
這一切凸顯了一個事實,即量子物理學往往是違反直覺的。美國著名物理學家理查德·範曼稱,從常識角度來看,量子理論“描述的自然界很荒謬”。
但另一方面,量子物理學很有用。這是因爲它是當今很多技術的基礎。
最基本的是,我們做的幾乎每件事都是以量子物理學爲基礎的———各種物質都是量子粒子的集合,而光、電和磁都是量子現象。第二個層面是,我們人類創造了一些量子技術,但並沒有意識到是量子物理學使其成爲現實。當斯旺和愛迪生髮明電燈泡時,他們並不知道受熱燈絲髮光是一種量子過程———他們不知不覺地利用了量子物理學,而自己卻渾然不知。
第三個層面是:隨着晶體管———大量現代化電子裝置中的電子開關和放大器———的發明,一切都發生了改變。由貝爾實驗室發明的晶體管融合了特別研發的材料,從量子層面調節性能。從那時起,關於量子物理學的顯性知識推動了無數的實踐發展。
僅需要花幾分鐘分析一下智能手機,就能認識到量子技術無處不在。首先,構造任何固態的電子元件都需要運用量子物理學,你的iPhone手機中的每一塊芯片都佈滿了晶體管等量子設備。此外,你的手機還有電腦功能、顯示屏、觸摸界面、數碼相機、發光二極管和全球定位系統接收器———每一項功能的研發都依賴於我們對量子物理學的理解。
新的量子材料可以改變電池技術,讓電動汽車成爲一種標準的出行工具,併成百倍地擴大電池容量,讓電動客機切實可行。量子革命可以創造一切———從隱形斗篷到《星際迷航》中的醫學傳感器,甚至更爲奇異的先進產品。