量子力学如何从令人困惑的理论转变为现代技术的革命

量子力学曾经是一个令人费解的理论,现已发展成为现代技术和前沿研究背后的驱动力。一个世纪前,量子力学是一个大胆而令人费解的想法,甚至对顶尖科学家也提出了挑战。如今,它支撑着许多日常技术,包括激光、微芯片、量子计算机和安全通信系统。在 [...] 中发表的新观点

来源:SciTech日报

量子力学曾经是一个令人费解的理论,现已发展成为现代技术和前沿研究背后的驱动力。

一个世纪前,量子力学是一个大胆而令人费解的想法,甚至对顶尖科学家也提出了挑战。如今,它支撑着许多日常技术,包括激光、微芯片、量子计算机和安全通信系统。

在《科学》杂志上发表的新观点中,德克萨斯 A&M 大学杰出教授 Marlan Scully 博士回顾了量子力学如何从一种不寻常的理论发展成为解决一些科学最困难问题的工具。

“量子力学最初是作为解释微小粒子行为的一种方式,”同样隶属于普林斯顿大学的斯卡利说。 “现在它正在推动一代人之前难以想象的创新。”

Scully 在推动该领域发挥了重要作用。他与人合着了颇具影响力的教科书《量子光学》,被物理学家广泛使用。他在相干纳米级激光光谱方面的研究使科学家能够以原子级精度研究分子。他还开发了量子热机的新概念,挑战传统的热力学极限,并指出未来可能的能源技术。

思想实验对现实世界的影响

1935 年,埃尔文·薛定谔 (Erwin Schrödinger) 提出了他著名的猫悖论,提出猫在被观察之前既可以是活的,也可以是死的。这个想法旨在强调量子理论的不寻常本质。 “‘量子怪异’不再只是一个哲学难题,”斯卡利说。 “它是量子计算、量子密码学,甚至引力波探测的基础。”

薛定谔和维尔纳·海森堡等早期先驱发展了波力学和矩阵力学,这是描述量子系统的两种相互竞争的方法。这些框架后来被统一到量子场论中,该理论解释了粒子如何通过电磁力和核力相互作用。