美刊文章:量子物理学改变人类生活

2014-07-13 14:18:02来源: 新华国际
    据参考消息7月12日报道,美刊发表文章称量子物理学的发展将改变我们的日常生活。
    【美国《新闻周刊》7月11日一期文章】题:量子物理学的发展将改变我们的日常生活(作者布赖恩‧克莱格)
    电荷波梅兰丘克定理。斯格明子格子。自旋冰材料中的磁单极子。
    这听起来就像是科幻小说中的购物单,但英国剑桥的新卡文迪什实验室量子物质组负责人马尔特‧格罗舍表示,这些量子物理学的发展可能带来改变行业面貌的技术,所涉及的范围从电动客机到人工智能,无所不包。
    从石器时代到蒸汽时代,历史上不乏重大技术突破,而自20世纪60年代以来,我们可以说已生活在量子时代。
    20世纪初,科学家发现原子、电子和光子等量子与由它们构成的日常物体有着截然不同的运转方式。当我们扔一个网球时,借助于牛顿定律,我们可以计算出网球的最终落点。但抛出一个量子时,结果却是一组显示粒子可能方位的概率。这并不是信息失真。说来奇怪,直到我们做出测量前,这个粒子的位置可能还没有固定下来。这让量子的运转方式看起来似乎是在同一时间点内处于不同的位置,或是在穿过难以渗透的障碍,这一过程被称为“量子隧穿”。
    这一切凸显了一个事实,即量子物理学往往是违反直觉的。美国著名物理学家理查德‧范曼称,从常识角度来看,量子理论“描述的自然界很荒谬”。
    但另一方面,量子物理学很有用。这是因为它是当今很多技术的基础。
    最基本的是,我们做的几乎每件事都是以量子物理学为基础的———各种物质都是量子粒子的集合,而光、电和磁都是量子现象。第二个层面是,我们人类创造了一些量子技术,但并没有意识到是量子物理学使其成为现实。当斯旺和爱迪生发明电灯泡时,他们并不知道受热灯丝发光是一种量子过程———他们不知不觉地利用了量子物理学,而自己却浑然不知。
    第三个层面是:随着晶体管———大量现代化电子装置中的电子开关和放大器———的发明,一切都发生了改变。由贝尔实验室发明的晶体管融合了特别研发的材料,从量子层面调节性能。从那时起,关于量子物理学的显性知识推动了无数的实践发展。
    仅需要花几分钟分析一下智能手机,就能认识到量子技术无处不在。首先,构造任何固态的电子元件都需要运用量子物理学,你的iPhone手机中的每一块芯片都布满了晶体管等量子设备。此外,你的手机还有电脑功能、显示屏、触摸界面、数码相机、发光二极管和全球定位系统接收器———每一项功能的研发都依赖于我们对量子物理学的理解。
    新的量子材料可以改变电池技术,让电动汽车成为一种标准的出行工具,并成百倍地扩大电池容量,让电动客机切实可行。量子革命可以创造一切———从隐形斗篷到《星际迷航》中的医学传感器,甚至更为奇异的先进产品。

关键字:量子物理学  人类生活

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2014/0713/article_35117.html
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