對量子力學(xué)做出杰出貢獻(xiàn)的人和事

波爾（Bohr）的量子論P(yáng)lanck--Einstein光量子概念必然會促進(jìn)物理學(xué)其他重大疑難問題的解決。1913年Bohr把這種概念運(yùn)用到原子結(jié)構(gòu)問題上，提出了他的原子的量子論。該理論今天已為量子力學(xué)所代替，但是它在歷史上對量子理論的發(fā)展曾起過重大的推動作用，而且該理論的某些核心思想至今仍然是正確的，在量子力學(xué)中保留了下來（1）波爾假定（2）氫原子線光譜的解釋（3）量子化條件的推廣（4）波爾量子論的局限性LouisdeBroglie

LouisVictordeBroglie，1892.8.15-1987.3.19

著名法國物理學(xué)家。1910年取得歷史學(xué)學(xué)位。在哥哥影響下，他轉(zhuǎn)向物理學(xué)，1913年獲物理學(xué)學(xué)士學(xué)位。1923年，他把光的波粒二象性推廣至實(shí)物粒子，在此基礎(chǔ)上，1924年向巴黎大學(xué)提交了關(guān)于物質(zhì)波理論的博士論文，并獲得博士學(xué)位。但是物質(zhì)波理論的發(fā)表，并未引起物理界的注意，幸運(yùn)的是他的博士論文的抄本碰巧傳到愛因斯坦手中。愛因斯坦不僅支持了普朗克的量子論，而且把德布羅意推上了物理學(xué)舞臺。薛定諤就是接受了這種物質(zhì)波的思想后，建立起量子力學(xué)的。德布羅意是世界上第一個以博士論文獲得諾貝爾物理學(xué)獎（1929年）的學(xué)者。

薛定諤貓Schroedinger'scat

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：這只貓十分可憐，她被封在一個密室里，密室里有食物有毒藥。毒藥瓶上有一個錘子，錘子由一個電子開關(guān)控制，電子開關(guān)由放射性原子控制。如果原子核衰變，則放出α粒子，觸動電子開關(guān)，錘子落下，砸碎毒藥瓶，釋放出里面的氰化物氣體，貓必死無疑。這個殘忍的裝置由薛定諤所設(shè)計，所以此貓便叫做薛定諤的貓。薛定諤貓是關(guān)于量子理論的一個理想實(shí)驗(yàn)

由于原子核在何時衰變是隨機(jī)事件，具有不確定性，所以在密室未打開進(jìn)行觀測之前，貓的狀態(tài)也是不確定的，用量子力學(xué)的術(shù)語來說，就是處于“死與活的疊加狀態(tài)”——既死了又活著！

按照常識，密室中貓的狀態(tài)必是以下兩者之一：貓死了，貓還活著。但量子力學(xué)告訴我們，存在一種二者疊加的狀態(tài)：貓既是死的又是活的。這種混沌不確定的狀態(tài)在密室被打開之前將一直保持下去。只有等到密室被打開的一瞬間，某個確定態(tài)才會從不確定的疊加態(tài)中蹦出來。宏觀物體具有了量子的測不準(zhǔn)性。1.薛定諤簡介(E．Schr?dinger,1887～1961)

奧地利理論物理學(xué)家，波動力學(xué)的創(chuàng)始人。薛定諤1887年生于維也納。1910年獲得博士學(xué)位。第一次世界大戰(zhàn)期間，他服役于一個炮兵要塞，利用閑暇研究理論物理學(xué)。戰(zhàn)后回到第二物理研究所。1920年擔(dān)任M．維恩的物理實(shí)驗(yàn)室助手。1921年，薛定諤受聘到瑞士蘇黎士大學(xué)任數(shù)學(xué)物理學(xué)教授，在那里工作了6年。1927年接替普朗克任柏林大學(xué)理論物理學(xué)教授。同年當(dāng)選為普魯士科學(xué)院院士。1933年受德國納粹黨徒的迫害，離開蘇黎士到英國任牛津大學(xué)物理學(xué)教授。同年和狄拉克一起榮獲諾貝爾物理學(xué)獎。波動力學(xué)的建立1936年回到奧地利，1938年奧地利淪陷，薛定諤再度受到納粹的迫害，于9月1日僅“帶了一只小小皮箱”逃往愛爾蘭的都柏林，在都柏林高級研究所，成為理論物理學(xué)的領(lǐng)導(dǎo)。在那里，他逗留了17年。在此期間，他繼續(xù)從事科學(xué)研究，并發(fā)表了許多論文。1956年，他回到奧地利，成為維也納大學(xué)物理系的名譽(yù)教授。奧地利政府給了他極大的榮譽(yù)，設(shè)立了以他的名字命名的國家獎金，并把第一次獎金授予他本人。

1957年薛定諤接受了德國高級榮譽(yù)勛章。他還被許多大學(xué)和科學(xué)團(tuán)體授予榮譽(yù)學(xué)位，其中包括英國倫敦皇家學(xué)會、柏林普魯士科學(xué)院、奧地利科學(xué)院等。1961年1月4日，在奧地利病逝。路德維?！げ柶澛?844年2月20日－1906年9月5日)是一位奧地利物理學(xué)家和哲學(xué)家。作為一名物理學(xué)家，他最偉大的功績是發(fā)展了通過原子的性質(zhì)（例如，原子量，電荷量，結(jié)構(gòu)等等）來解釋和預(yù)測物質(zhì)的物理性質(zhì)（例如，粘性，熱傳導(dǎo)，擴(kuò)散等等）的統(tǒng)計力學(xué)，并且從統(tǒng)計意義對熱力學(xué)第二定律進(jìn)行了闡釋。1906年，他的精神狀態(tài)已經(jīng)糟糕到他不得不離職。當(dāng)年9月他在與他妻子及女兒在意大利的里亞斯特度假時自縊身亡。“原子論”和“唯能論”的爭論:普朗克站在玻爾茲曼一邊，但由于普朗克當(dāng)時名氣還小，最多只是扮演了玻爾茲曼助手的角色。玻爾茲曼卻不承認(rèn)這位助手的功勞，甚至有點(diǎn)不屑一顧。盡管都反對“唯能論”，普朗克的觀點(diǎn)與玻爾茲曼的觀點(diǎn)還是有所區(qū)別。尤其讓玻爾茲曼惱火的是，普朗克對玻爾茲曼珍愛的原子論并沒有多少熱情。晚年，當(dāng)普朗克向他報告自己以原子論為基礎(chǔ)來推導(dǎo)輻射定律時,才轉(zhuǎn)怒為喜。保羅·朗之萬：1872年1月23日－1946年12月19日），法國重要的物理學(xué)家，主要貢獻(xiàn)有朗之萬動力學(xué)及朗之萬方程。他是反法西斯知識分子警覺委員會的創(chuàng)始人之一，該委員會是一個尾隨1934年2月6日極右暴亂成立的反法西斯組織。他曾于1944年至1946年任法國人權(quán)聯(lián)盟主席（當(dāng)時他剛加入了法國共產(chǎn)黨）。1897年，他來到劍橋大學(xué)，在約瑟夫·湯姆孫的指導(dǎo)下于卡文迪許實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)。后來，朗之萬回到巴黎大學(xué)，并在皮埃爾·居里的指導(dǎo)下于1902年取得博士學(xué)位。1904年，朗之萬成為法蘭西學(xué)院的物理學(xué)教授。1909年任法蘭西學(xué)院教授，1934年當(dāng)選為法蘭西科學(xué)院院士，1930年和1933年曾兩度當(dāng)選為索爾維物理學(xué)會議主席。于1934年入選法國科學(xué)院。他是德布羅意的博士導(dǎo)師。

居里夫人晚年跟丈夫生前的學(xué)生保羅·朗之萬有一段韻事，這個事件在法國鬧得風(fēng)風(fēng)雨雨。愛因斯坦對這件事的看法是：“如果他們相愛，誰也管不著?！彼?911年11月23日給居里夫人寫了封信。他們都取得了非凡的學(xué)術(shù)成就，都是被后人景仰的物理學(xué)家。多年后，居里夫人的孫女嫁給了郎之萬的孫子。經(jīng)典量子力學(xué)照片

世界上絕無僅有的照片：在一幅照片里集中了如此之多、水平如此之高的人類精英。

瑪麗亞·斯克沃多夫斯卡-居里（波蘭語：MarieSk?odowska-Curie，1867年11月7日－1934年7月4日），通常稱為瑪麗·居里（法語：MarieCurie）或居里夫人（MadameCurie），波蘭裔法國籍女物理學(xué)家、化學(xué)家。她是放射性現(xiàn)象的研究先驅(qū)，是獲得兩次諾貝爾獎的第一人及唯一的女性，也是唯一獲得二種不同科學(xué)類諾貝爾獎的人?，旣悺ぞ永锸前屠璐髮W(xué)第一位女教授。1995年，她與丈夫皮埃爾·居里一起移葬先賢祠?，旣悺ぞ永锏某删桶ㄩ_創(chuàng)了放射性理論，放射性的英文Radioactivity是由她命名的，她發(fā)明了分離放射性同位素的技術(shù)，以及發(fā)現(xiàn)兩種新元素釙（Po）和鐳（Ra）。在她的指導(dǎo)下，人們第一次將放射性同位素用于治療癌癥。1891年追隨姐姐布洛尼斯拉娃至巴黎讀書。她在巴黎取得學(xué)位并從事科學(xué)研究。她是巴黎和華沙“居里研究所”的創(chuàng)始人。1903年她和丈夫皮埃爾·居里及亨利·貝克勒共同獲得了諾貝爾物理學(xué)獎，1911年又因放射化學(xué)方面的成就獲得諾貝爾化學(xué)獎。她的長女伊雷娜·約里奧-居里和長女婿弗雷德里克·約里奧-居里于1935年共同獲得諾貝爾化學(xué)獎。雖然瑪麗·居里是法國公民，人身在異國，但也從未忘記她的波蘭出身。她教女兒波蘭文，也帶她們?nèi)ミ^波蘭。她以祖國波蘭的名字命名她所發(fā)現(xiàn)的第一種元素釙，并在1932年在她的家鄉(xiāng)華沙建立了由她的姐姐、醫(yī)生布洛尼斯拉娃主持的鐳研究所（即現(xiàn)在的瑪麗亞·斯克洛多夫斯卡-居里腫瘤學(xué)研究所，華沙居里研究所）?，旣悺ぞ永镆虮┞对谶^量放射線而導(dǎo)致的再生障礙性貧血，在1934年病逝于法國上薩瓦省的療養(yǎng)院，暴露在過量放射線的原因可能是在第一次世界大戰(zhàn)時使用流動式X光機(jī)所造成。在第一次世界大戰(zhàn)時期，居里夫人倡導(dǎo)用放射學(xué)救護(hù)傷員，推動了放射學(xué)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域里的運(yùn)用。居里夫人常是貨幣和郵票上的主題，在20世紀(jì)90年代的通貨膨脹中，居里夫人的頭像曾出現(xiàn)在波蘭和法國的貨幣和郵票上。96號化學(xué)元素鋦（Cm）就是為了紀(jì)念居里夫婦所命名的。除獲諾貝爾獎外，她的各種榮譽(yù)稱號有：會員56個，會長2個，院士19個，院長1個，博士20個，教授1個，榮譽(yù)市民3個；另外獲得獎金10項(xiàng)，獎?wù)?6枚。愛因斯坦曾說：“在所有著名人物中，居里夫人是唯一不為榮譽(yù)所腐蝕的人?！惫适拢焊缸又Z貝爾獎1927年，喬治.湯姆遜著名的約瑟夫.湯姆遜的兒子，證明了電子的波動性。戴維遜和湯姆遜分享了1937年的諾貝爾獎金。有意思的是，J.J.湯姆遜因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了電子的粒子性而獲得諾貝爾獎，G.P.湯姆遜卻推翻了老爸的電子是粒子的觀點(diǎn)，證明電子是波而獲得同樣的榮譽(yù)。歷史有時候，實(shí)在富有太多的趣味性。相似的科學(xué)豪門，也不是絕無僅有：

居里夫人和她的丈夫皮埃爾

居里于1903年分享諾貝爾獎(居里夫人在1911年又得了一個化學(xué)獎)。他們的女兒約里奧

居里(IreneJoliot-Curie)也在1935年和她丈夫一起分享了諾貝爾化學(xué)獎。1915年，WilliamHenryBragg和WilliamLawrenceBragg父子因?yàn)槔肵射線對晶體結(jié)構(gòu)做出了突出貢獻(xiàn)，分享了諾貝爾物理獎金。大名鼎鼎的尼爾斯

玻爾獲得了1922年的諾貝爾物理獎。他的小兒子，埃格

玻爾(AageBohr)于1975年在同樣的領(lǐng)域獲獎。

卡爾

塞班(KarlSiegbahn)和凱伊

塞班(KaiSiegbahn)父子分別于1924和1981年獲得諾貝爾物理獎。

喬治·湯姆孫爵士

約瑟夫·湯姆孫爵士

1666年，23歲的牛頓為了躲避瘟疫，回到鄉(xiāng)下的老家度假。在那段日子里，他一個人獨(dú)立完成了幾項(xiàng)開天辟地的工作，包括發(fā)明了微積分（流數(shù)），完成了光分解的實(shí)驗(yàn)分析，以及萬有引力的開創(chuàng)性工作。在那一年，他為數(shù)學(xué)、力學(xué)和光學(xué)三大學(xué)科分別打下了基礎(chǔ)，而其中的任何一項(xiàng)工作，都足以讓他名列有史以來最偉大的科學(xué)家之列。很難想象，一個人的思維何以能夠在如此短的時間內(nèi)涌動出如此多的靈感，人們只能用一個拉丁文annusmirabilis來表示這一年，也就是“奇跡年”。故事：奇跡年

1905年的愛因斯坦也是這樣。在專利局里蝸居的他在這一年發(fā)表了6篇論文，3月18日，發(fā)表關(guān)于光電效應(yīng)的文章，這成為了量子論的奠基石之一。4月30日，發(fā)表了關(guān)于測量分子大小的論文，這為他贏得了博士學(xué)位。5月11日和后來的12月19日，兩篇關(guān)于布朗運(yùn)動的論文，成了分子論的里程碑。6月30日，發(fā)表題為《論運(yùn)動物體的電動力學(xué)》的論文，這個不起眼的題目后來被加上了一個如雷貫耳的名稱，叫做“狹義相對論”。9月27日，關(guān)于物體慣性和能量的關(guān)系，這是狹義相對論的進(jìn)一步說明，并且在其中提出了著名的質(zhì)能方程E=mc2。

量子論被人們戲稱為“男孩物理學(xué)”量子論的發(fā)展幾乎就是年輕人的天下：1925年，海森堡做出矩陣力學(xué)的時候，他剛剛24歲。愛因斯坦1905年提出光量子假說的時候，也才26歲。玻爾1913年提出他的原子結(jié)構(gòu)的時候，28歲。德布羅意1923年提出相波的時候，31歲。在歷史上閃閃發(fā)光的量子論的主要人物成名時的年齡：泡利25歲，狄拉克23歲，烏侖貝克25歲，古德施密特23歲，約爾當(dāng)23歲。薛定諤36歲，波恩43歲。波恩在哥廷根的理論班，也被人叫做“波恩幼兒園”。古德斯密特（Goudsmit,SamuelAbraham)荷蘭-美國物理學(xué)家。1902年7月11日生于荷蘭的海牙；1978年12月4日卒于內(nèi)華達(dá)。古德斯密特的專業(yè)生涯是與烏倫貝克緊密相連的。二人一起在萊頓大學(xué)求學(xué)，并在1927年獲得博士學(xué)位。他們又一起搞研究，論證了泡利的第四量子數(shù)可以解釋為粒子的自旋。和烏倫貝克一樣，他也在1927年來到美國，并在密執(zhí)安大學(xué)工作。第二次世界大戰(zhàn)期間，他在馬薩諸塞理工學(xué)院工作。1944年，他作為被美國政府派往歐洲的科學(xué)家之一，在被西方盟國逐漸收復(fù)的區(qū)域內(nèi)探尋德國在制造原子彈研究工作中可能取得的任何進(jìn)展。1948年，古德斯密特成為國立布魯克黑文實(shí)驗(yàn)室的物理研究人員。保羅·埃倫費(fèi)斯特（德語：PaulEhrenfest，1880年1月18日－1933年9月25日），奧地利數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家，1922年取得荷蘭國籍。他的貢獻(xiàn)的領(lǐng)域主要是在統(tǒng)計力學(xué)及對其與量子力學(xué)的關(guān)系的研究上，還有相變理論及埃倫費(fèi)斯特定理。他去柏林遇到了普朗克，在萊比錫他遇見了他的老朋友赫格洛茲，在慕尼黑他遇到了索末菲，然后是蘇黎世、維也納。在布拉格的時候他初次遇見了愛因斯坦，那時起他們成為了密友。愛因斯坦建議埃倫費(fèi)斯特繼承他在布拉格大學(xué)的位置不過那并不成功因?yàn)樗麤]有宗教信仰。索末菲給了他一個在慕尼黑的職位，不過埃倫費(fèi)斯特得到了一個更好的；當(dāng)時事情出現(xiàn)了意外的變化：洛倫茲辭去了他在萊頓大學(xué)的教授職位，他建議并任命埃倫費(fèi)斯特為他的繼任者。

他在量子物理學(xué)包括相變理論和埃倫費(fèi)斯特理論做出了杰出貢獻(xiàn)。以他名字命名的關(guān)于相對性的一個明顯悖論至今人被討論。以他名字命名的還有埃倫費(fèi)斯特時間，一種量子動力學(xué)和經(jīng)典動力學(xué)在其中表現(xiàn)差異的時間。埃倫費(fèi)斯特還對發(fā)展經(jīng)濟(jì)學(xué)中的數(shù)學(xué)理論有興趣。這種興趣來源于他相信熱力學(xué)和經(jīng)濟(jì)過程之間存在類比關(guān)系。雖然這并沒有產(chǎn)生任何出版物，他卻鼓勵了他的學(xué)生延伯根繼續(xù)研究下去。延伯根的論文被同時提交到然后物理和經(jīng)濟(jì)學(xué)，他再接再厲成為了一個經(jīng)濟(jì)學(xué)家，并于1969年第一次獲得了諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎。

科學(xué)家用量子力學(xué)解釋靈魂的存在

目前，英國著名的物理學(xué)家羅杰-彭羅斯(他和霍金一起證明了“奇性定理”)和美國意識研究中心主任哈梅羅夫提出，大腦中的量子物質(zhì)形成了“靈魂”，當(dāng)人死亡之后大腦微管的量子信息離開身體進(jìn)入到宇宙。他們指出，人體瀕死體驗(yàn)是微管量子引力效應(yīng)，這一效應(yīng)也被稱為“微管量子目標(biāo)還原調(diào)諧(Orch-OR)”，因此我們的靈魂并不只是大腦神經(jīng)細(xì)胞的交互。事實(shí)上它們形成于宇宙之中。

哈梅羅夫在科學(xué)頻道記錄片《穿越蟲洞》中指出，比方說心臟停止跳動，血液停止流動，微管將失去它們的量子狀態(tài)。微管中的量子信息并未被破壞，它是無法被摧毀的，只是被干擾，驅(qū)散分布在整個宇宙。認(rèn)為量子物理學(xué)研究開始驗(yàn)證“微管量子目標(biāo)還原調(diào)諧”理論，基于近期研究顯示的量子效應(yīng)能夠驗(yàn)證許多重要的生物學(xué)進(jìn)程，例如：氣味、鳥類導(dǎo)航和光合作用。

史蒂芬·威廉·霍金（史蒂芬·霍金），英國劍橋大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)、理論物理學(xué)系教授，當(dāng)代最重要的廣義相對論和宇宙論家，是當(dāng)今享有國際盛譽(yù)的偉人之一，被稱為在世的最偉大的物理學(xué)家，還被稱為“宇宙之王”。70年代他與彭羅斯一起證明了著名的奇性定理，為此他們共同獲得了1988年的沃爾夫物理獎。他因此被譽(yù)為繼愛因斯坦之后世界最偉大的物理學(xué)家。奇點(diǎn)定理：聯(lián)同當(dāng)時已研究奇點(diǎn)的彭羅斯發(fā)展一套數(shù)學(xué)公式，證明宇宙不能反彈。該學(xué)說認(rèn)為，如果廣義相對論正確，宇宙起源將存在一個奇點(diǎn)。當(dāng)時，奇點(diǎn)一般被視作黑洞的中心，內(nèi)里有密度無限強(qiáng)、引力無限重、限時空曲率無限大，霍金當(dāng)時設(shè)想，若重新走回宇宙誕生之時，全部物質(zhì)聚成一點(diǎn)，這亦即為奇點(diǎn)。

他承認(rèn)外星人的存在后，又發(fā)表一個驚人論述：他聲稱帶著人類飛入未來的時光機(jī)，在理論上是可行的，所需條件包括太空中的蟲洞或速度接近光速的宇宙飛船。不過，霍金也警告，不要搭時光機(jī)回去看歷史，因?yàn)椤爸挥携偪竦目茖W(xué)家，才會想要回到過去‘顛倒因果’?！绷孔蛹m纏幽靈與宇宙蟲洞

美科學(xué)家提出新的觀點(diǎn)認(rèn)為量子糾纏與宇宙蟲洞之間存在關(guān)聯(lián)，如果這個假設(shè)發(fā)展成理論，那么可以將量子力學(xué)和廣義相對論統(tǒng)一起來。伊利諾伊州阿貢國家實(shí)驗(yàn)室與加利福尼亞州圣迭戈超級計算機(jī)中心聯(lián)合對宇宙時空進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)理論上存在連接遙遠(yuǎn)宇宙中兩個時空的渠道，這可能與量子糾纏有關(guān)，在量子力學(xué)的框架下，兩個粒子不論距離的遠(yuǎn)近都會形成一定的相互影響，從宏觀上看，量子糾纏現(xiàn)象非常奇怪，這個發(fā)現(xiàn)有助于科學(xué)家使用微觀尺度的量子力學(xué)來研究宇宙的大尺度問題。長期以來，科學(xué)家一直試圖開發(fā)一種大統(tǒng)一理論來描述宇宙中全部事件，但是到目前為止依然沒有有效的發(fā)現(xiàn)成果。目前研究人員有兩種不同的理論來研究宇宙，這就是量子力學(xué)和廣義相對論，兩個理論可以分別解釋微觀的小尺度和宏觀的大尺度宇宙時空，但是兩種理論無法統(tǒng)一。對于蟲洞理論，愛因斯坦廣義相對論預(yù)言了一種時空通道的存在，即愛因斯坦-羅森橋，這是目前連接兩個時空的快速通道理論，有趣的是，量子力學(xué)也有類似的現(xiàn)象，可以在兩個遙遠(yuǎn)的粒子間建立“聯(lián)系”，這就是量子糾纏，理論物理學(xué)家克里斯坦·詹森認(rèn)為從目前看量子糾纏是個“事實(shí)”，即便兩個相距數(shù)光年的粒子也會出現(xiàn)“心靈感應(yīng)”，愛因斯坦也曾經(jīng)認(rèn)為這個現(xiàn)象是看不見的遠(yuǎn)距離“幽靈行為”，科學(xué)家通過無數(shù)次的實(shí)驗(yàn)證明了量子糾纏是真實(shí)的，因此也試圖將該技術(shù)發(fā)展成未來的量子加密技術(shù)和量子計算機(jī)。但是科學(xué)家又提出了另一種觀點(diǎn)，量子力學(xué)體系下是否僅僅存在三維空間，在普朗克尺度上的時空定義顯然是多維的，加上時間維后還有第五維度，這或許是通過宇宙大統(tǒng)一理論的一條捷徑

量子糾纏：在量子力學(xué)里，兩個粒子在經(jīng)過短暫時間彼此耦合之后，單獨(dú)攪擾其中任意一個粒子，會不可避免地影響到另外一個粒子的性質(zhì)，盡管兩個粒子之間可能相隔很長一段距離，這種關(guān)聯(lián)現(xiàn)象稱為量子糾纏（quantumentanglement）。像光子、電子一類的微觀粒子，或者像分子、巴克明斯特富勒烯、甚至像小鉆石一類的介觀粒子，都可以觀察到量子糾纏現(xiàn)象。由兩個以上粒子組成的量子系統(tǒng)也可能會發(fā)生量子糾纏。量子糾纏是一種純粹發(fā)生于量子系統(tǒng)的現(xiàn)象；在經(jīng)典力學(xué)里，找不到類似現(xiàn)象。1935年，在普林斯頓高等研究院，愛因斯坦、博士后羅森、研究員波多爾斯基合作完成論文《物理實(shí)在的量子力學(xué)描述能否被認(rèn)為是完備的？》，并且將這篇論文發(fā)表于5月份的《物理評論》。這是最早探討量子力學(xué)理論對于強(qiáng)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)所做的反直覺預(yù)測的一篇論文。在這篇論文里，他們詳細(xì)表述EPR悖論，試圖借著一個思想實(shí)驗(yàn)來論述量子力學(xué)的不完備性質(zhì)。他們并沒有更進(jìn)一步研究量子糾纏的特性。薛定諤閱讀完畢EPR論文之后，有很多心得感想，他用德文寫了一封信給愛因斯坦，在這封信里，他最先使用了術(shù)語Verschr?nkung（他自己將之翻譯為“糾纏”），這是為了要形容在EPR思想實(shí)驗(yàn)里，兩個暫時耦合的粒子，不再耦合之后彼此之間仍舊維持的關(guān)聯(lián)。不久之后，薛定諤發(fā)表了一篇重要論文，對于“量子糾纏”這術(shù)語給予定義，并且研究探索相關(guān)概念。薛定諤體會到這概念的重要性，他表明，量子糾纏不只是量子力學(xué)的某個很有意思的性質(zhì)，而是量子力學(xué)的特征性質(zhì)，在量子力學(xué)與經(jīng)典思路之間做了一個完全切割。如同愛因斯坦一樣，薛定諤對于量子糾纏的概念并不滿意，因?yàn)榱孔蛹m纏似乎違反了，在相對論里，對于信息傳遞所設(shè)定的速度極限。后來，愛因斯坦更譏諷量子糾纏為鬼魅般的超距作用。

目前應(yīng)用：量子秘鑰分發(fā)、密集編碼、量子算法、量子計算機(jī)等。科學(xué)還是幻想：量子武器量子武器實(shí)際上是一種殺人于無形的武器，如果把它安裝在車輛上，任何目標(biāo)都會被它一掃而亡；如果把它安裝在艦艇上，任何目標(biāo)都會被它一掃而亡；如果把它安裝在飛機(jī)上，任何目標(biāo)都會被它一掃而亡；如果把它安裝在地球衛(wèi)星上，就等于每個人的頭上都懸著一把無形的刀。量子物理學(xué)攻關(guān)、試驗(yàn)成功后至少可生產(chǎn)如下武器：反物質(zhì)炮：因?yàn)槲镔|(zhì)是由分子和原子組成，原子是由帶負(fù)電的電子和帶正電的原子核組成，如果由帶正電的電子與帶負(fù)電的原子核組成原子，那么就是反原子，由反原子就可組成反物質(zhì)。當(dāng)反物質(zhì)正物質(zhì)接觸時會產(chǎn)生湮滅效應(yīng)、放出光子和介子，同時釋放出巨大能量，也就是說會爆炸。一毫克反物質(zhì)與一毫克正物質(zhì)湮滅時會產(chǎn)生相當(dāng)于430噸TNT的爆炸力，因此現(xiàn)在的許多科學(xué)家都認(rèn)為反物質(zhì)武器將是繼核武器之后的又一種毀滅性武器。

重力場發(fā)生器：其實(shí)就是個人造黑洞。

反量子武器：反量子武器是個量子防護(hù)罩，如果研制成功它就能抵抗所有物理攻擊。重力波炮：重力波炮是一種量子定向能武器，其原理同樣是量子凝縮。由于在宇宙中缺乏媒介，聲波、沖擊波等無法傳播，導(dǎo)致傳統(tǒng)的爆炸性武器、包括核武器的效果都大打折扣。而重力波則沒有這個限制，因此在宇宙中，定向發(fā)射的高能重力波可以很容易做到擴(kuò)散性殺傷的效果。在這一領(lǐng)域起步最早的是德國，二戰(zhàn)末，德國中央科學(xué)院就開始了量子武器和反量子武器計劃的研究和發(fā)展，并取得了非常的進(jìn)展。二戰(zhàn)結(jié)束后，美國和前蘇聯(lián)分別奪取了部分德國遺留的量子武器和反量子武器資料并深為這種比核武器更具威力的武器所震撼。國外有人認(rèn)為中國在這一領(lǐng)域的研究已經(jīng)非常深入。郭光燦（中國科學(xué)院院士物理學(xué)家）

郭光燦教授，1942年生于福建惠安。1965年畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)無線電電子學(xué)系并留校任教?，F(xiàn)任中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授、中國科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。2003年當(dāng)選中國科學(xué)院院士。2009年當(dāng)選為第三世界科學(xué)院院士?？萍疾俊?73”項(xiàng)目“量子通信與量子信息技術(shù)”首席科學(xué)家，中科院重要方向項(xiàng)目首席科學(xué)家，國家基金委創(chuàng)新群體學(xué)術(shù)帶頭人。畢生從事量子光學(xué)、量子密碼、量子通信和量子計算的理論和實(shí)驗(yàn)研究。被稱為：中國量子光學(xué)第一人；法國人用他的方案獲諾貝爾獎。提出概率量子克隆原理，推導(dǎo)出最大克隆效率，在實(shí)驗(yàn)上研制成功概率量子克隆機(jī)和普適量子克隆機(jī)。兩項(xiàng)原創(chuàng)性的應(yīng)用基礎(chǔ)研究成果：“概率量子克隆”和“量子避錯編碼”。2000年，郭光燦研究組憑借“利用光腔制備兩原子糾纏的方案”研究再次引起世界矚目。后來，法國科學(xué)家沙吉·哈羅徹用實(shí)驗(yàn)證明了這一理論。他在實(shí)驗(yàn)成功之后給郭光燦發(fā)了一封郵件說：我們祝賀你，我們在實(shí)驗(yàn)上把你的方案做成了。沙吉也沒想到，十年之后，他借此獲得了2012年諾貝爾物理學(xué)獎。

兩項(xiàng)原創(chuàng)性的應(yīng)用基礎(chǔ)研究成果：“概率量子克隆”和“量子避錯編碼”。前者為解決量子信息領(lǐng)域的難題即信息提取問題提供了有效方法，被國際學(xué)術(shù)界稱為“段－郭概率量子克隆機(jī)”“段－郭界限”，同時在實(shí)驗(yàn)上研制成功量子克隆機(jī)，被認(rèn)為是“該領(lǐng)域最激動人心的進(jìn)展之一”；后一成果為克服量子信息技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的主要障礙即消相干問題提供新的方法，成為學(xué)術(shù)界公認(rèn)的三種不同原理編碼之一，并被美國若干著名實(shí)驗(yàn)室在實(shí)驗(yàn)上所證實(shí)。完成14.8公里光纖量子密鑰的實(shí)驗(yàn)，在3.2公里的中科大東西校區(qū)之間通過地下光纜建立了國內(nèi)第一條基于量子密碼的保密通信線路，為量子通信走向?qū)嵱眠~出可喜的一步。提出“實(shí)用量子處理器”和“信道加密”兩個新的實(shí)施方案，前者已被法國學(xué)者在實(shí)驗(yàn)上所證實(shí)，被認(rèn)為是可實(shí)用化的器件，后者是與現(xiàn)有所有量子密碼方案不同的新方案，有其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，被國際同行詳細(xì)推廣引用。

科學(xué)成就：中科院方向性項(xiàng)目首席專家，國家科技部973項(xiàng)目“量子通信和量子信息技術(shù)”的首席科學(xué)家。已發(fā)表SCI論文820篇，其中PRL26篇，PRA229篇；被SCI總引用10781次，他引9788次；出版著（譯）作11部，已培養(yǎng)博士40余名，碩士30余名，其中全國百篇優(yōu)秀博士論文獲得者4名，國家杰出青年基金獲得者2名。

海森堡的不確定（測不準(zhǔn)）原理

測不準(zhǔn)關(guān)系：1927年，海森堡在論文《量子論中運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的可觀測內(nèi)容》中，提出了著名的“測不準(zhǔn)原理”。為了說明他的測不準(zhǔn)原理，海森堡設(shè)計了一個理想實(shí)驗(yàn)：用一個γ射線顯微鏡觀測一個電子。由于顯微鏡的分辨率受光波波長的限制，為了精確確定電子的位置，應(yīng)該使用波長短的光，而波長越短，光子的動量越大，根據(jù)康普頓散射，引起電子動量的變化就越大。因此電子的位置愈準(zhǔn)確，就愈難確定電子的動量。反之亦然。

海森堡認(rèn)為，微觀粒子既不是經(jīng)典的粒子，也不是經(jīng)典的波；當(dāng)人們用宏觀儀器觀測微觀粒子時，就會發(fā)生觀測儀器對微觀粒子行為的干擾，使人們無法準(zhǔn)確掌握微觀粒子的原來面貌；而這種干擾是無法控制和避免的，通過仔細(xì)分析，海森堡得出電子坐標(biāo)的不確定程度Δx和動量的不確定程度Δp遵從：Δx·Δp～h；同樣，能量和時間這種正則共軛物理量也遵從測不準(zhǔn)關(guān)系，海森堡認(rèn)為“這種不確定性，正是量子力學(xué)中出現(xiàn)統(tǒng)計關(guān)系的根本原因”。一代傳奇：海森堡維爾納·卡爾·海森堡（1901年12月5日－1976年2月1日），德國物理學(xué)家，量子力學(xué)的主要創(chuàng)始人，“哥本哈根學(xué)派”的代表人物，1932年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者。量子力學(xué)是整個科學(xué)史上最重要的成就之一，他的《量子論的物理學(xué)基礎(chǔ)》是量子力學(xué)領(lǐng)域的一部經(jīng)典著作。由于他的重要影響，在美國學(xué)者麥克·哈特所著的《影響人類歷史進(jìn)程的100名人排行榜》，海森堡名列第46位。1927年，海森堡發(fā)表了《量子理論運(yùn)動學(xué)和力學(xué)的直觀內(nèi)容》一文，提出了深具影響力的“測不準(zhǔn)原則”，奠定了從物理學(xué)上解釋量子力學(xué)的基礎(chǔ)。他認(rèn)為，當(dāng)我們的工作從宏觀領(lǐng)域進(jìn)入微觀領(lǐng)域時，我們的宏觀儀器(觀測工具)必然會對微觀粒子(研究對象)產(chǎn)生千擾。海森堡第二次世界大戰(zhàn)開始后，迫于納粹德國的威脅，丹麥的大物理學(xué)家玻爾離開了心愛的哥本哈根理論物理研究所，離開了朝夕相處的來自世界各地的同事，遠(yuǎn)赴美國。德國的許多科學(xué)家也紛紛背井離鄉(xiāng)，堅決不與納粹勢力妥協(xié)。然而，有一位同樣優(yōu)秀的物理學(xué)家卻留下來了，并被納粹德國委以重任，負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)研制原子彈的技術(shù)工作，遠(yuǎn)在異鄉(xiāng)的玻爾憤怒了，他與這位過去的同事產(chǎn)生了尖銳的矛盾，并與他形成了終生未能化解的隔閡。有趣的是，這位一直未能被玻爾諒解的科學(xué)家卻在1970年獲得了“玻爾國際獎?wù)隆保@一獎?wù)率怯靡员碚谩霸谠幽芎推嚼梅矫孀龀隽司薮筘暙I(xiàn)的科學(xué)家或工程師”的。歷史在此開了個巨大的玩笑，這玩笑的主人公就像他發(fā)現(xiàn)的“不確定性原理”一樣，一直讓人感到困惑和不解。他就是量子力學(xué)的創(chuàng)始人——海森堡。海森堡曾經(jīng)是納粹德國的核武器的領(lǐng)導(dǎo)人，不過納粹德國自始至終都沒有能力將核武器從理論變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。一種似乎是海森堡本人提供的說法稱海森堡其實(shí)并不信任希特勒政權(quán)，他在盡力拖延納粹德國的研究計劃。不過一些科學(xué)家則對這種說法嗤之以鼻，他們認(rèn)為恰恰是因?yàn)楹Ｉさ摹盁o能”才導(dǎo)致了納粹德國核武器計劃的失敗。第二次世界大戰(zhàn)后，海森堡在促進(jìn)原子能和平應(yīng)用上做出了很大貢獻(xiàn)。1957年，他和其他德國科學(xué)家聯(lián)合反對用核武器武裝德國軍隊。他還與日內(nèi)瓦國際原子物理學(xué)研究所密切合作，并擔(dān)任了這個研究機(jī)構(gòu)的第一任委員會主席。科學(xué)論戰(zhàn)

在1930年10月召開的第六屆索爾維會議上，愛因斯坦與玻爾的爭論達(dá)到一個高潮。會議主題是“物質(zhì)的磁性”，不過關(guān)于量子力學(xué)的討論卻成了實(shí)際上的主要內(nèi)容。起因是愛因斯坦提出了一個新的理想實(shí)驗(yàn)，試圖從能量和時間這一對共軛變量的測量來否定測不準(zhǔn)關(guān)系。①“光子箱”實(shí)驗(yàn)：如圖示。一個光子箱懸掛在上底座上，不消耗輻射能。箱壁上開一小孔C，并設(shè)有用計時裝置控制的快門。箱子下面掛一重物G，整個箱子重量可由裝在箱子外面的指針測定。在從快門打開到閉合的時間Δt里，只讓一個光子飛出；Δt可通過計時裝置精確測定；由于飛出一個光子而引起的整個箱子的質(zhì)量改變Δm也可精確測定，由質(zhì)能關(guān)系式即可計算出能量的變化ΔE。這樣Δt和ΔE就可同時精確測定。測不準(zhǔn)關(guān)系不再成立。

聽了愛因斯坦“光子箱”的發(fā)言，據(jù)說當(dāng)時玻爾“面色蒼白，呆若木雞”。面對這一嚴(yán)重挑戰(zhàn)，玻爾經(jīng)過一個不眠之夜的思考，終于找到了愛因斯坦的疏漏之處，第二天玻爾做了一個漂亮的回答。他指出，如果光子箱的重量是用彈簧秤來測量的，那么當(dāng)光子飛出去而引起箱子的重量發(fā)生變化時，箱子必將沿重力方向發(fā)生運(yùn)動。這時，即使重量的測量是準(zhǔn)確的，但是由于箱子在重力場中發(fā)生了位置變化，箱子內(nèi)的鐘的快慢也將因廣義相對論的紅移效應(yīng)而發(fā)生改變，從而使時間的測量產(chǎn)生一個不確定量。玻爾由此得出結(jié)論：用這種儀器作為精確測定光子能量的工具，將不能控制光子逸出的時間。

愛因斯坦精心設(shè)計的“光子箱”理想實(shí)驗(yàn)，不但沒有難倒玻爾，反而成了測不準(zhǔn)原理的一個絕好例證。愛因斯坦不得不承認(rèn)玻爾的結(jié)論無可指責(zé)。由于二次世界大戰(zhàn)，爭論平息了一個時期。直到1949年，才不再針鋒相對的論戰(zhàn)了。這是一場真正的科學(xué)論戰(zhàn)。愛因斯坦完全承認(rèn)，統(tǒng)計性的量子理論為理論物理學(xué)代來了極其重大的進(jìn)展；這個理論也是迄今為止唯一能把二相性在邏輯上統(tǒng)一起來的理論。玻爾據(jù)他的助手回憶，在每一個重大問題上，玻爾習(xí)慣上總是先考慮愛因斯坦是怎樣想的；1962年11月18日玻爾逝世時，人們在他工作室的黑板上發(fā)現(xiàn)了兩張草圖，其中之一就是愛因斯坦的光子箱。2014.4.24量子力學(xué)：矩陣力學(xué)的建立

矩陣力學(xué)是量子力學(xué)其中一種的表述形式，它是由海森堡、玻恩和約爾當(dāng)于1925年完成的。矩陣力學(xué)的思想出發(fā)點(diǎn)是針對玻爾模型中許多觀點(diǎn)，諸如電子的軌道、頻率等，都不是可以直接觀察的。反之，在實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常接觸到的是光譜線的頻率、強(qiáng)度、偏極化，與及能階。海森堡計劃創(chuàng)造一個理論，只是用光譜線的頻率、強(qiáng)度、偏極化等觀念。他的做法是受到愛因斯坦在相對論中對時間、空間作“操作定義”分析的影響。波動力學(xué)和矩陣力學(xué)的等價性。兩種理論都是以微觀粒子具有波粒二象性這一實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)，通過與經(jīng)典理論的類比而建立起來的。后來，把矩陣力學(xué)和波動力學(xué)合在一起，統(tǒng)稱為量子力學(xué)。傳奇人物海森堡先后跟隨索末菲，玻恩和玻爾學(xué)習(xí)，并在他們的指導(dǎo)下，研究量子論。海森堡曾經(jīng)說過：“在索莫菲那里學(xué)了物理，玻恩那里學(xué)了數(shù)學(xué)，玻爾那里學(xué)了哲學(xué)。”量子力學(xué)：矩陣力學(xué)的建立

海森堡的數(shù)學(xué)方法，當(dāng)時對大多數(shù)物理學(xué)家并不熟悉，包括海森堡本人也沒有把握，他把論文交給了玻恩，請他決定有無發(fā)表的價值。波恩經(jīng)過幾天的思考后，將論文推薦到《物理紀(jì)事》予以發(fā)表。玻恩后來回憶說：“當(dāng)時海森堡的乘法規(guī)則使我不安，經(jīng)過八天的苦思冥想，我回憶起在布萊斯勞大學(xué)時我從老師羅森斯(Rosanes)教授學(xué)到過的代數(shù)理論?！边@就是