名师工作室物理
判天地之美
析万物之理
统治世界的量子力学“量子科技”大热,量子力学再次登上“热搜”舞台。尽管量子力学常被当成调侃对象,“遇事不决,量子力学”。但谁也无法改变一个事实:量子力学已经统治世界。
没有量子力学,现在的世界会发生翻天覆地的变化。
没有量子力学,就没有激光、手机、电脑、卫星导航;
没有量子力学,就没有电子显微镜、原子钟、核磁共振;
没有量子力学,就没有量子计算、量子通讯;
没有量子力学,现代工业体系有50%要原地瓦解;
……
量子力学作为一门仅一百余年历史的科学,为何对现代世界产生如此强大影响?
我们不谈量子理论背后的复杂原理,仅通过一张全世界独一无二的合照,就能了解为何量子统治世界。
载入史册的照片前不见古人,甚至有可能“后不见来者”,世界上再没有第二张照片,能让人类感叹至今。即使跨越百年,仍然被疯狂点赞,几乎囊括当时世界上所有伟大科学人物,29人中有17人获得诺贝尔奖,留下了“史上最强朋友圈”合影:
“年第五届索尔维会议合照”
量子学派修复绝版高清彩照
它不仅仅是一张照片,它见证着科学史上的“黄金时代”,它不仅仅只是一张合影,也是“量子力学”的微缩简史。
照片名单
物理学全明星爱因斯坦:上帝不掷骰子
爱因斯坦于年出生于德国乌尔姆市的一个犹太人家庭(父母均为犹太人),年毕业于苏黎世联邦理工学院,入瑞士国籍。年,爱因斯坦获苏黎世大学物理学博士学位,并提出光子假设、成功解释了光电效应,因此获得年诺贝尔物理奖。
年创立狭义相对论,年创立广义相对论,年移居美国、在普林斯顿高等研究院任职,年加入美国国籍同时保留瑞士国籍。年4月18日,爱因斯坦于美国新泽西州普林斯顿市去世,享年76岁。
普朗克:世界是不连续的
普朗克(-),德国物理学家,年诺贝尔物理学奖获得者。
普朗克是物理学领域第一个提出量子假设的人。年,为了解释黑体辐射的实验结果与经典理论的矛盾,普朗克提出,物体的能量状态并不是连续的,而是量子化的,普朗克开创了物理学的一个新时代——量子时代。普朗克提出量子概念的那天,年12月14日,被看作是量子物理学的诞生日载入史册。
薛定谔:凭一猫之力解释量子力学
埃尔温·薛定谔(~),奥地利理论物理学家,量子力学的奠基人之一,在固体的比热、统计热力学、分子生物学等方面也做了大量的工作。最重要的成就是创立了波动力学,提出着名的薛定谔方程。并且于年证明自己的波动力学是与海森堡、玻恩和约当所创立的矩阵力学在数学上是等价的。与英国物理学家狄拉克一起获得年诺贝尔物理学奖。
当然薛定谔最著名的是他的猫,是指将一只猫关在装有少量镭的密闭容器里。镭的衰变存在几率,如果镭发生衰变,猫就会死;如果镭不发生衰变,猫就存活。根据量子力学理论,由于放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加,猫就理应处于死猫和活猫的叠加状态。这只既死又活的猫就是所谓的“薛定谔猫”。但是,不可能存在既死又活的猫,则必须在打开容器后才知道结果。
该实验试图从宏观尺度阐述微观尺度的量子叠加原理的问题,巧妙地把微观物质在观测后是粒子还是波的存在形式和宏观的猫联系起来,以此求证观测介入时量子的存在形式。随着量子物理学的发展,薛定谔的猫还延伸出了平行宇宙等物理问题和哲学争议。
居里夫人:女中豪杰
照片中几乎全都是男性科学家,唯一的一名女性,就是我们熟知的居里夫人。她发现了镭和钋(pō)两种天然放射性元素。作为杰出科学家,居里夫人有一般科学家所没有的社会影响。尤其因为是成功女性的先驱,她的典范激励了很多人。
居里夫人一生两度获诺贝尔奖,第一次获得诺贝尔物理奖,第二次获得诺贝尔化学奖。两获诺奖,还是两个不同的领域,这是很多男科学家也难以达到的高度。
其他大牛
古伊,爱因斯坦的老师,研究光学旋光色散现象。
威尔逊,发明了云雾室,培养了上百个科学家。
理查森,年获诺贝尔物理学奖,主要研究热电子发射。
狄拉克,年诺贝尔物理学奖得主,量子力学的奠基者。
康普顿,年获诺贝尔物理学奖,发现了“康普顿效应”。
德布罗意,法国“革命王子”,年诺贝尔物理学奖得主,确立了物质的波粒二象性。
玻恩,年诺贝尔物理学奖得主,提出了玻恩近似。
玻尔,年诺贝尔物理学奖得主,“哥本哈根学派”的领袖,与爱因斯坦齐名。两人的世纪大辩论更是被人们津津乐道!
费尔夏费尔德,比利时著名物理学家。
泡利,提出了“泡利不相容原理”。
德拜,对偶极矩的理论处理,引进了德拜温度的概念。
布拉格,年诺贝尔物理学奖得主,改进了X射线分光计。
克莱默,与玻尔合作研究了电磁波如何与物质相互作用。
海森堡,年获得诺贝尔物理学奖,量子力学主要创始人。
福勒,开拓了统计物理学。
布里渊,量子力学的奠基人之一。
科学史上最伟大的交锋地球一小时(EarthHour)是世界自然基金会(WWF)应对全球气候变化所提出的一项全球性节能活动。
高山仰止,景行行止。堪称世界上最顶尖的智慧汇聚,无数才华与想象力的相互碰撞。不同于屹立在经典物理学大厦顶峰的牛顿力学,量子力学背后站着一大批伟大科学家。
这是一群凑起来足以毁灭世界的超强大脑,每一个人都是影响近代科学史的伟大人物。照片中的29人,见证了历史辉煌,迎来量子时代的曙光。
他们留下了一笔弥足珍贵的科学礼物,在那个科学史的“黄金时代”,重现人类的“梦想与荣光”。
读懂了这张合照,就明白量子为何统治世界!
theend策划:王洪利供稿:郭嘉莹
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