刘战军: 关于“量子”之五——你见过量子吗?

摘要: 作者 刘战军作者简介:刘战军,历任战士、班长、排长、参谋、军副处长、团副政委、师后勤部政委。后转业,2005

10-03 03:58 首页 雄师劲旅子弟兵

作者 刘战军


作者简介:刘战军,历任战士、班长、排长、参谋、军副处长、团副政委、师后勤部政委。后转业,2005年退休。


关于“量子”之五

        《雄师劲旅子弟兵》平台的战友主编说,想在平台增加一个科普栏目,约我写点什么。正好新闻中有“墨子”卫星实现量子通信的消息,我就写了几篇个人学习体会。有人提出这几篇文章有点不成系统。确实是这样,因为事先并没有统筹,只是东一鳞西一爪地想到哪写到哪,现在也改不了啦。索性就顺其自然,我尽量每一篇谈一个方面的体会,虽然也不知道对错,但愿能对理解这个东西起到抛砖引玉的作用,哪怕是能起消遣的作用也好,因为夕阳红中也需要点接地气、与时俱进的话题。

        量子理论是普朗克在1900年提出的,第一个量子也是他在同年发现的。但关于量子的现象却是很早就提出、而且热议、甚至说有过激烈的论战都不为过,因为它一直伴随着现代物理学的发展而发展。远在17世纪,牛顿在确立经典力学定律时,世界上就有一群科学家对物理现象进行解释,提出各种假设、学说,还进行各种实验;在召开的国际会议上,演示自己的实验结果,对这个结果发表自己的见解和论文。有资料说,有时会场气氛十分火爆,一位刚讲完,另一位马上站起来批驳。开始语言还很绅士,后来有时也不讲修饰了。其中有一个争论了几个世纪的、大家都熟悉的话题,就是光的“粒子说” 和 “波动说”之争。归纳起来简单说,光的反射,证明光的粒子性,现在潜水艇上的潜望镜就是铁证;而光的衍射,证明了光的波动性,现在的雷达也是铁证。在17世纪,为了验证自己的实验,有的人还“顺便”制造了一些工具,比如显微镜。就是牛顿的理论,也是在与死对头争论中修改、完善的。另外,那时的许多科学家,当时的生活条件是很清苦的,一方面得养家糊口,另一方面还得孜孜追求自己的理论。那年我们到瑞士的伯尔尼,看到了爱因斯坦的故居,还是个比较普通的房屋,想到他为了得到3万多元的诺贝尔奖,只好同意不提相对论,因为他太需要那笔钱来兑现他对前妻的承诺。而在布拉格的伏尔塔瓦河畔的咖啡馆,我们也到爱因斯坦常坐的地方,喝一杯咖啡。在那里,我突然想到,他来喝一杯,不是为了解渴,而是在这里思考、记录他的学问吧。17世纪的论战,诞生了牛顿的理论,筑就了历史的辉煌,牛顿先生无疑是伟大的人物,但现在看,准确地说,牛顿应是伟大的代表人物,他的辉煌里有他同事的光芒,也有他对手的闪光!那应当是一个伟大的时代,现代科学技术就是从那时开始的。
        那时的争论依然在继续,争论的结果是:光即有粒子性,也有波动性!其实这也是对量子做了诠释。这个结论基本得到公认时,物理界的争论又掀起了一个高潮,这就是20世纪初,爱因斯坦的相对论和普朗克的量子理论相继问世。他们的理论,使人类的认识又达到了新的辉煌,他给我们带来的好处,怎么评价也不过份,不信我们就拭目以待。而这个高潮给人们带来的冲击着实不小,以至于到现在人们还疑问多多。据说爱因斯坦的相对论发表时,全世界只有三个人能看懂。看不懂,这是他的理论七次申请诺贝尔奖通不过的原因。因为每一奖项都要有一位相应的专家审查,而审查者看不懂、又无法检验,不通过就无可非议了。我查了一些资料,量子理论,如果做正常的解释,可能有大量的数学公式,而数学公式用通俗的大众语言,可能很难做出既专业又严谨的说明。所以有人说“量子力学压根儿是不可理解的。”“让公众真的搞懂它,那是不可能的事。”而试图要进行解释说明的,真弄懂的可能也不多。象我这样傻大胆谈体会的,实在是不知道对不对。那么你见过量子吗?我想正确的回答是,即见过又没见过。因为作为单个的量子,实在是太小,让我们“看不见摸不着”,但如果它成群的话,我们都见过,因为光就是“光量子”!我们睁开眼睛看到的光是光量子,我们不睁眼睛,也能感受到光量子。因为光分可见光和不可见光。光其实既是粒子也是一种热幅射波,太阳、恒星都是幅射源,甚至温度高于K氏零度以上的所有物体都是幅射源。K氏零度相当于摄氏负273度多一点。这个温度好像是计算出来的,因为人类永远达不到,所以又号称是“绝对零度”。只有在绝对零度的条件下,宇宙才会“停摆”、沉寂、“死亡”。人体的温度在摄氏36度左右,在黑暗中,他幅射出来的不是可见光,而是红外光,所以热成像仪是能检测出来的。光量子既是可见的又是不可见的,既有粒子性又有波动性。如果理解了光量子的这几重性同时存在,你就会明白需要改变的是我们的思维认知模式,客观事物的性质是多重的,绝不是单一的。如今,量子通信给我们带来了惊喜,其实量子理论早就让我们尝到了甜头。比如纳米技术、互联网技术、核能技术、计算机技术、DNA、基因测序、转基因等等,如果没有量子理论做支撑,这些技术都是不可想象的。现在的量子通信只不过是其中的之一罢了。从这也可以看出一项基础性的、突破性的科研成果,会给人类带来多么大的福祉。
        现在,许多人都会使用电脑和手机,对其原理多数人大概也就知道个ABC,有多少真正懂得并十分清楚的?对不专门研究者,我们当个“傻瓜”,会用就行了。当然时代也需要潘建伟他们,他们是时代的先驱,是时代的弄潮儿,向他们致敬!


注:不知不觉写第五篇了,编个号吧。

 

                             2017、9、2于哈尔滨

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