量子力学的光辉八十年(二)

量子物理学的不断扩展 量子力学发端于原子物理，很快地延伸、被用于物理学各分支领域，既导致核物理、粒子物理应运而生，又促使固体物理以至凝聚态物理、激光物理以及非线性光学突兀崛起。八十年来，量子物理学总体的疆域在不断地扩展着。再说一说粒子物理，它的形成和发展，乃与量子场论的延拓几乎同步。     

走近诺贝尔奖(十二) 设个陷阱捉粒子

<正>在野外挖个陷阱,一些野生动物就可能陷在其中难以逃脱。这是一种常见的捕捉野生动物的方法。物理学家将这种设置陷阱的方法用于尖端的量子物理学研究领域来捕捉粒子。只不过要设置这样一个高科技陷阱,可比在野外挖坑难多了。对于单个粒子来说,经典物理学定律已不再适用,量子物理学开始"接手"。但从环境中分离出单个粒子并非易事,而且一旦粒子融入外在世界,其神秘的量子性质便会消失。两名"粒子猎人"一起获得了2012年诺贝尔物理学奖,他们分别是法国物理学家赛日尔·阿罗什和美国物理     

图书推荐

<正>在20世纪初期发展起来的量子物理学无疑是人类历史上最激动人心的篇章,但是,由于抽象的理论和艰深的数学使绝大部分想了解它的人对此视作畏途……不要着急,《上帝掷骰子吗:量子物理史话》这本书,会带您穿越历史长河的时光隧道,去逐一领略物理学的刀光剑影以及华彩篇章。仔细翻阅整本书,竟没有一句行文是枯燥晦涩的。难得的是,作者曹天元不仅通透整个物理时代中各方自圆其说的学派     

中国科学家利用量子模拟证实“任意子”服从分数统计

1月23日出版的《物理评论快报》上发表了中国科技大学潘建伟教授和他的同事陈增兵、陆朝阳等的研究论文, 在国际上首次通过操纵多光子纠缠态和量子模拟方法, 证实了一种存在于两维空间的奇特粒子“任意子”服从分数统计. 这一研究独辟蹊径地利用量子信息技术来模拟凝聚态物理学里面的重要问题, 在原理上证实了“任意子”独特的分数统计现象和拓扑性质, 在量子计算的实际应用领域迈出了重要一步.........     

量子理论的本体论基础

迄今为止,几乎普遍地认为量子理论只是提供了测量结果的各种统计预示,大多数量子物理学家倾向于认为:量子力学的诞生标志着本体论一劳永逸地退出了物理学领域。然而,这仅仅是一种幻觉。本文系统地阐述了一种同量子理论相协调的本体论,它奠定了D.玻姆的量子力学因果解释的形而上学基础。在这种本体论中,无需求助于观察者以及波函数编缩(wave function collapse)等概念,就可以讨论同宇宙客观存在相关的一些问题,这样,     

面向所有人的量子物理学

<正>在设计师和非常规演示活动的帮助下,一群法国凝聚态物理学家开始致力于去吸引那些从来没有想过自己会对科学感兴趣的人。对于凝聚态物理学家,2011年是非常特殊的一年。它标志着超导发现100周年,这是量子物理学中最有趣的话题之一,且目前仍是最热门的研究领域之一。当某些特定的材料——例如,铝和铅——     

量子芯片研制有新进展

正中国科学技术大学郭光灿院士团队,近期在半导体量子芯片研制方面首次实现了半导体体系中的三量子比特逻辑门操控,为未来研制可扩展、可集成化半导体量子芯片迈出坚实一步。国际应用物理学权威期刊《物理评论应用》日前发表了该成果。     

物理学为生物学开启了一扇新窗

正物理学家丽莎·曼宁通过研究玻璃质材料的动力学来分析胚胎发育和疾病。美国雪城大学物理学副教授丽莎·曼宁(Lisa Manning)成功地运用物理学知识来研究发育生物学,因而广受赞誉。正如她所展示的,对玻璃质材料的数学描述可以预测胚胎组织中细胞的动态。——《量子杂志》詹妮弗·梅(Jennifer May)如此评价     

美哉物理(五)——量子概念 新物理学之灵魂

跨入新的千年纪元，恰逢量子物理的百年诞辰。此新物理学跌宕豪放的世纪史诗，以涵意深邃莫测的“量子”为标题，由被称作“量子论之父”的普朗克和爱因斯坦写就灿若晨星的美妙序篇，经过整整一个世纪众多优秀物理学家的悉心构思和尽情吟唱，已成为科学史上最精彩的华章佳作。 量子概念是一个“伟大的创造性概念”，非常微小的普朗克常数则是其定量标志；此概念突破了经典物理的概念框架，从而导致二十世纪新物理学的概念结构、理论体系和新物质观念的崛起、发展和日益完善。量子概念可谓新物理学之灵魂：它是作为新物理学之基础的首要概念…     

量子飞跃:聚沙成塔

正量子计算的潜力是独一无二的,其面临的挑战也是如此。物理学、数学、计算机科学和工程方面的进步使量子计算机达到了挑战传统计算机的程度。比特与量子比特在传统的计算中,信息以比特形式被编码为1和0组成的字符串。10比特给出了0和1的2~(10)或1024个组合,这可以表示0到1023之间的一个数字。而一个量子比特可以同时表示0和1(叠加),所以10个量子比特可以同时编码1024个数字。量子比特可以从几个具有不同量子态的物理系统中产生。利用激光或微波操纵这些系统,就有可能产生两个或更多个态的量子叠加。将许多量子比特连接在一起,就可以对大量的信息进行编码     

激光和量子电子学

量子电子学隶属物理学,它和应用技术领域的关系密切,激光是其实用性应用的基础.光电子学或电子光学随着激光的实用化进展而分化并继续发展.无疑量子电子学本身是物理学的分支,而激光光谱学则成为基础物理应用中的重要部分.以下将讨论今后激光和量子电子学的发展.     

是物理学的终结吗？

当今,与物理学的热点中心有关的基本粒子物理学,有时被投之以这样的提问:在这个领域中提出的任务解决后,是否从整体上看,一个物理学的终结随之就来到了呢?或许有人会给出这种论证:由于所有物质和全部辐射均由基本粒子组成,因此,由它们的特性和行为所决定的定律的全部知识——譬如在一个“宇宙方程”之中——也就必定在原则上为全部物理过程确定     

分裂宇宙

<正>美国加州理工学院理论物理学家肖恩·卡罗尔(Sean Carroll)在他的新书《隐匿深处之物:量子世界与时空的出现》中说:休·埃弗雷特早在20世纪50年代就用他的多世界理论颠覆了量子力学,而物理学现在才开始迎头赶上。     

植物也懂量子物理学

<正>人类对量子物理学的研究仅有百年左右,但是科学家近日发现,植物可能也懂得量子物理学,它们已经"研究"量子物理学25亿年了,并通过这一原理促进光合作用的进行。光合作用一直被认为是地球拥有生命的标志性反应。植物在进行光合作用时,可"收获"大约95%的太阳光照,并将其转换为化学能,该过程反应时间仅为千万亿分之一秒,甚至更少。植物可以通过量子物理学来实现这个近乎完美的高效反应。当一个光子在细胞中"激发"分子作用后,会通过最有效的途径参与     

美哉物理(十六)物理学中科学美学旨意的升华(上)

本系列文章已论述过的课题,其要点大多涉及现代(理论)物理中的美学蕴含。其实,它的渊源主要在于以牛顿力学为核心的近代经典物理;甚至可将其追溯到古代以至中世纪的自然哲学和科学文化。一般认为,牛顿是近代经典物理的代表,爱因斯坦是现代物理——包括现代经典物理和量子物理——的代表。从牛顿到爱因斯坦,物理学科由近代物理演进为现代物理,其理论大系从基础到概念、从物理思想到数学表述,都发生了根本性的转变和飞跃,理论水准则一而再地登峰造极。与此同时,由物理学的持续发展而不断锤炼着的科学美学旨意,也一而再地升华。牛顿力学得以构…     

量子计算——下一场信息革命

<正>好奇心驱使着人类不停地向前奋进:当面对一个新现象时,我们在被迫寻求理解它的同时,运用掌控的知识不断推进技术的发展,使生活变得更轻松。——雷蒙·拉夫勒姆在量子计算这一快速发展的领域,近百年来,好奇心驱使着科学家们一直徜徉在掌控这个曾经异乎寻常的世界的边缘。量子计算机,由于它拥有能完成瞬间计算的能力——传统计算机穷尽宇宙中所有时间和能量都不可能实现——将推动着下一场信息革命的到来。然而,有关量子计算的思想尚不成熟,迄今科学家还无法预测这场革命将于何时发生。对于加拿大滑铁卢大学量子计算研究所的雷蒙·拉夫勒姆(Raymond Laflamme)或他的团队而言,开启这场革命所缺少的工具或将可能在钻石中被发现。     

《世界科学》2007年总目次

一、科技政策、专稿、科学与社会、科学与艺术、材料科学、机器人世界“太阳神计划”$$$[1-2]形象:来自纳米世界对观察者想象力的挑战((([1-13]诺贝尔奖得主诠释诺贝尔奖[1-15]美国加强农业基础科研投入[1-31]促进创新思维的方式(([1-32]胚胎干细胞系制取合法途径[1-38]人类与黑猩猩的楫别与差异[1-39]中国在粒子物理领域获得优势[2-2]高能粒子物理学是当代物理学的前沿——卢鹤绂著《高能粒子物理学漫读》选载([2-5]知而告人告而以实——重读《高能粒子物理学漫读》有感[2-7]“超越风暴”((((((([3-2]中美最大的差异在中小学科技教育(((…     

在美国物理学会“三月会议”上的经历

●本文是一名"今日物理"网站编辑——只有物理学学士学位的格雷格·斯塔斯维茨——在参加本年度"三月会议"后的会议感悟。作为一名非专业人士,他对物理学界重量级学术会议"三月会议"的印象纪要,为非专业人士,提供了一种亲近的认识渠道。     

求真·为善·臻美——读沈葹的《美哉物理》

物理学,作为一门基础学科,进入我们的初高中教材。声、光、热和电、磁、力既是生活常识,又是专门知识,无疑都有应用价值。这是初级物理,而高级物理或称现代物理,直至相对论和量子理论,就显得深奥、抽象和神秘,非一般学者所能涉猎和理     

量子百年话创新

从理子概念的诞生，发展到为舶螳来来革命性巨变的量子信纸的建立的整个过程，是科学家们在物理世界前所未有的一片宽广的前沿芒然探索、寻求知识的过程，也是物理学理论不断创新的过程，这一发生在100年前的量子革命发人深省。