有了九章计算机：但我们离量子力学还很远

计算速度比目前最快的超级计算机快100万亿倍

这就是我国量子计算机“九章”~

在此前的文章中

我们对它有过很详细的介绍

这不仅是是我国的骄傲

更是世界科技的前沿领域

但关于量子计算，我们普通人的理解就是“快”

至于为什么快，怎么这么快~

大部分人应该没什么概念

而关于量子，有一个词大家应该都听过

那就是—量子力学

生活中、新闻里经常会听到量子力学这个词

但很多人到现在都不清楚量子力学究竟是一门怎样的学问

很多人会以为它跟电子一样是一个实体

其实，量子并不是一个真正的实体

（以下文章内容来源于网络）

量子的诞生

说到量子理论，就不得不提到量子理论之父—普朗克

21岁获得博士学位，27岁成为基尔大学副教授，31岁继任基尔克夫在柏林大学的位置，3年后成为柏林大学的正教授。他为人正直、诚实，没有任何怪癖和奇闻异事。如果没有发现“量子”，他可能也会和其他典型的知识分子、名牌大学教授一样埋没在历史的尘埃里。

1894年

普朗克做了个改变整个物理史的决定

他开始研究黑体辐射

黑体是一种能够吸收所有入射光的物体，远处建筑物上黑洞洞的窗户就是黑体。黑体在吸收所有入射光的同时也会向外辐射光。最早研究黑体辐射的正是普朗克的前任基尔克夫。前期的研究表明黑体辐射和构成黑体的具体材料无关，是普适的。后来维恩发现了一个公式，表明黑体的辐射功率和辐射频率之间有一个普适的关系。从1894年开始，在接下来的五年左右时间里，普朗克在黑体辐射方面发表了一系列文章，但没有实质性的突破。他只是用新的方法重新得到了前人的结果，比如维恩的黑体辐射公式。

实际上，当时的物理学家包括普朗克自己，都没有意识到量子力学的大门已经被推开，更没有想到量子力学的风暴将在今后的二十多年里席卷整个物理学界，彻底改变人们对自然的认识；随后的1900年，普朗克在研究“黑体辐射”的时候，提出一个假说：能量的传输不是连续的，而是“一份一份”的。普朗克把这一份一份的能量称为“能量子”，也被人们称为“量子”。这在当时是一个颠覆性的概念，因为在经典物理学里，人们一直认为能量的传输是连续的，不存在最小单位。

普朗克在接下来的几年里，不是试图去推广和发展他的“量子”，而是努力为它寻找一个经典的解释。这当然是徒劳，以至于后来普朗克在量子理论的进一步发展中不再有任何实质贡献。但是这样伟大的结果不可能被完全忽视。也由于这个假说太过于“叛逆”，简直颠覆了整个经典物理学，所以在该假设提出之后的10余年里，普朗克一直试图寻找各种方法来解释辐射能量的不连续性现象，但最终归于失败。

1903年，物理学家洛伦兹开始关注这个问题，他的结论是普朗克的量子和经典理论是无法调和的。由于洛伦兹在当时物理学界的重要地位，普朗克的量子开始引起更多物理学家的关注，但依然被绝大多数物理学家忽视。而真正使其发扬光大的，还是爱因斯坦~1905年，爱因斯坦在普朗克研究的基础上，认为光的传播也是“一份一份”的，并且爱因斯坦给出了极其充分的数学证明，证明存在所谓的“光量子”。

爱因斯坦开门见山地指出：粒子和波的行为有本质的不同，光虽然被广泛认为是一种波，但在很多现象里，比如黑体辐射、荧光、和光致阴极辐射，光的行为更像粒子。在这篇论文后半部分，爱因斯坦利用光量子的概念轻松地解释了光电效应–当这些“光子”和金属中的电子碰撞时，要不全部被吸收，要不完全不被吸收–并基此给出了描述光电效应的公式。1921年爱因斯坦因为这个光电效应的工作获得诺贝尔奖。同样在1905年，爱因斯坦还提出了狭义相对论。但他把他的光子理论描述为“革命性的”，而不是他的相对论。

面对量子理论，普朗克、洛伦兹和爱因斯坦的态度截然不同；而爱因斯坦则立刻认识到了“量子”是个革命性的想法，不但进一步发展了这个概念而且马不停蹄地将它进行了应用；如果说普朗克推开了量子力学的大门，那么他只是推开了一条若隐若现的很小的缝，随后自己走开了，回到了经典物理。洛伦兹意识到了门后是个非常不一样的世界，他却无力或无意跨进去。爱因斯坦则是将门完全推开，勇敢地闯了进去。在1905年，爱因斯坦还提出了令他闻名世界的狭义相对论。但是在接下来的五年里，爱因斯坦却花费了更多的时间去发展量子理论，而不是相对论。

第一届索尔维会议后，量子理论终于走到了物理学的前沿，相关的论文数量开始台阶式地增加。1913年，量子理论又有了里程碑式的突破，玻尔提出了氢原子的量子理论，将量子物理方面的研究推向了一个高潮。

量子力学的开端

在介绍玻尔前，我们要先介绍一个学派：哥本哈根学派

20世纪20年代初期，哥本哈根学派形成，为首的是丹麦著名物理学家尼尔斯*玻尔，玻恩、海森伯、泡利以及狄拉克等。它的发源地是玻尔创立的哥本哈根理论物理研究所。

哥本哈根学派对量子力学的创立和发展作出了杰出贡献，并且它对量子力学的解释被称为量子力学的“正统解释”。而玻尔本人不仅对早期量子论的发展起过重大作用，而且他的认识论和方法论对量子力学的创建起了推动和指导作用，他提出的著名的“互补原理”是哥本哈根学派的重要支柱。玻尔领导的哥本哈根理论物理研究所成了量子理论研究中心，由此该学派成为当时世界上力量最雄厚的物理学派。

1900年-1924年作为量子理论的萌芽期。在这二十多年时间里，物理学家取得的进展其实非常有限，所有的讨论几乎都是围绕能量的“量子性”展开：辐射的能量是一份一份的；电子只能处于一些分立的能级。也正是在这一个阶段，玻恩在1924年的一篇论文里开始呼唤新的“量子力学”的出现。两年后，新量子理论真的被构造出来了~萌芽期后，量子力学得到了井喷式的发展。从1924年到1926年，短短的三年时间里，一群天资聪颖、勤奋、勇敢、性格各异的年轻物理学家，在没有任何协调组织的情况下，一起建立了量子力学所有的基本概念和理论框架。有趣的是，这些年轻的物理学家身处世界各地，只能通过书信和纸质的学术期刊交流。

量子力学解释论战

然而在量子力学的发展初期，也不是没有争论，这其中就包括两个主要奠基人：爱因斯坦与玻尔：1927年10月24日至29日在布鲁塞尔召开了第五届索尔威会议，玻尔在会上又一次阐述了他的互补原理．量子力学的哥本哈根解释为众多的物理学家所接受，成为量子力学的正统解释．但是在会上，互补原理却遭到了爱因斯坦、薛定谔等人的强烈反对，开始了物理学史上前所未有的长达几十年之久的爱因斯坦-玻尔大论战。

实际上，爱因斯坦和玻尔的论战从1920年4月就已经开始了，爱因斯坦坚决反对量子力学的概率解释，不赞成抛弃因果性和决定性的概念，他坚信基本理论不应当是统计性的，他说，“上帝是不会掷骰子的。”玻尔的互补原理则认为：微粒和波的概念是互相补充的，同时又是互相矛盾的，它们是运动过程中的互补图像。实际上直到爱因斯坦逝世后，玻尔还在内心里继续同爱因斯坦论战，玻尔去世的前一天晚上，他在工作室黑板上所画的最后一个图，就是爱因斯坦的“光子箱”草图。

以爱因斯坦和玻尔为代表的两方论战是科学史上持续最久、斗争最激烈、最富有哲学意义的论战之一；现在我们还不能作出谁是谁非的结论，因为物理学中不同哲学观点的争论不能单靠争论自身来解决，它最终要靠物理学的理论和实践的进一步发展来裁决，现在我们只能说，争论的双方都既有正确的一面，也有不足或错误的一面。

量子力学的奠基

其实量子力学的发展阶段，总结下来，无数人做了无数的贡献：普朗克凭着刨根问底的精神，他发现了“量子”。但随后普朗克不是去继续发展“量子”，反而总是试图通过完善经典理论来消除“量子”，把自己推开的量子之门关上。爱因斯坦创立了相对论，发展了普朗克的“量子”概念，认为光具有粒子性；而玻尔的原子理论是量子理论发展的一个拐点，彻底改变了量子理论不受重视的局面。

到量子理论发展的后期，玻尔则更多地扮演了导师的角色。和索末菲尔德、玻恩一起建立了三个活跃的量子理论发展的中心，哥本哈根、慕尼黑和哥廷根。他们一起培养了一批能力超凡的年轻物理学家，最突出的代表就是海森堡和泡利。海森堡就是在这三个中心之间穿梭，深刻了解了旧量子理论的局限性，最后发展了矩阵力学。

现在量子力学教科书里所讲述的基本概念和理论框架在1926年年底前发表的论文里都可以找到。狄拉克1930 年写的专著《量子力学原理》时至今日依然没有过时，是每个物理系学生的必读。毫不夸张地说，这三年不只是科学史也是人类历史上的最辉煌的篇章之一。

写在最后：量子力学的实际应用

文章最后，量子力学在我们生活中起到了哪些作用呢？

我们现在实用的电脑，它的出现首先要感谢的就是量子力学。正是得益于量子力学基础研究领域获得的突破，美国斯坦福大学的研究者尤金·瓦格纳及其学生弗里德里希·塞茨才能在1930年发现半导体的性质——可同时作为导体和绝缘体而存在。在晶体管上加电压能实现门的功能，以控制管中电流的导通或阻断，利用这个原理便能实现信息编码，可以编写一种1和0的语言来操作它们。

而可以说整个半导体产业，基本都是在量子力学基础上才得以构建的，如果没有量子力学就不会有芯片、计算机，乃至我们当前五花八门的电子产品。现代互联网所代表的信息科技，包括原子钟、人工智能、5G、LED等都跟量子力学脱不了关系，同时现代医学的大多数成像工具和分析方法，如自旋磁共振、电子隧道显微镜等，基本也都是在量子力学的基础上才得以实现的。而也正是以为有了量子力学……

复联4里超级英雄们才能回到过去，拯救了人类！！！

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