量子理论的诞生和发展—从量子论到量子力学

量子理论的诞生和发展经历了多个阶段,概括起来主要有五个时期:黑体辐射和量子假设、老量子理论的兴与衰、对应原理、波粒二象性、量子力学的初步成长,正是因为这些理论的演变,才逐步的推动着量子理论的进步,论文将结合笔者的研究学习所得,从量子论到量子力学进行简要的分析,为业内研究人士提供一定的参考。     

维格纳:徜徉在亚原子世界的哲人物理学家

维格纳是20世纪杰出的物理学家之一。他将群论引入量子力学推动了量子力学的发展,奠定了基本粒子理论中对称性原理的基础。他是原子弹计划的积极参与者与推动者,在核物理学和核工程学领域建树颇多。他基于量子力学认识论特别是量子测量问题的研究形成的关于意识是第一实在的哲学见解独特而深刻,已经引起当代物理哲学界的密切关注。     

量子力学与“量子教育学”

量子力学的一些思想对人们的哲学观念产生了相当大的影响,量子力学的核心思想是“波粒二象性”、“互补原理”、“不确定性原理”(“测不准原理”)和“因果关系的几率描述”。量子力学与唯心主义认识论和不可知论毫无联系。但是,量子力学强调逻辑实证,通过科学抽象和理想化对微观物质粒子行为进行研究。因此,把量子力学的原理推广到研究人的发展过程是不足信的。“量子教育学”是逻辑实证主义和科学主义的产物。“量子教育学”错误地解释了量子力学的原理,认为“正是我们的主观性决定了我们所看见的世界”,“世界带有主观性的结论不是不可以接受的”。“量子教育学”因此认为人的认识完全由主观世界或精神世界决定,学生可以毫无原因、毫无规律、毫无量变的积累而“突然”成长和发展。显然,“量子教育学”的认识论基础盖源于洛克、贝克莱、休谟和康德的哲学,陷入了唯心主义和不可知论的泥潭。     

原子物理学教材内容的发展趋势

随着教学改革的进一步深入,物理教材如何适应科学技术迅速发展的要求已经成为物理教材研究的重要课题。目前,普通物理中原子物理学的体系大致有两种:一是以旧量子理论(玻尔理论)为主,另一是以量子力学的基本概念为主。以旧量子理论为主是指:先讲玻尔理论、索末菲理论,然后再用量子力学的结论加以修正。以量子力学的基本概念为主是指:少讲玻尔理论,或仅讲其中对教学有用的部分,而以量子力学的思想和基本概念为主来讲述原子物理学内容。究竟哪种体系更顺应原子物理学     

量子算法在核磁共振实验中的应用

量子相关性是量子信息区别于经典信息的重要特征之一,是量子算法得以加速的物理基础。本文从量子力学的核磁共振实验出发,对NMR系统的量子特征进行了实验研究,对粒子干涉互补性进行了理论分析和实验测试,说明了利用NMR系统进行量子信息处理的能力。     

关于几率幅、态叠加原理

量子力学是二十世纪物理学的两大支柱之一,是反映微观粒子运动规律的理论。在微观领域里,粒子的运动行为与我们的日常经验有质的区别,描写微观粒子运动的理论必然会是一套全新的微观理论,我们熟知,经典物理学的舞台是由各种各样可观察的物理量构筑起来的,它的各种基本运动方程都是为各种物理量建立的。量子理论则不然,量子理论是用一个本身不可以直接观察的量——几率幅(又称为波函数)来描述粒子的状态,几率幅是量子力学最重要的概念,是一切微观粒子过程的基础,量子理论里的基本运动方程——薛定谔方程就是为这个非直接物理实在的函数建立的。量子力学的整个教学结构就建立在由     

量子计算与量子几何位相

从量子力学原理出发,说明量子计算是量子计算机的理论基础。量子计算机拥有比经典计算机更为强大的计算能力。而实现量子计算机的关键之一是使用量子几何相位来实现高保真度的普适量子逻辑门。先简要介绍量子计算的基本原理和量子计算机实现所存在的困难以及所采用的方案,然后重点讨论与实现量子计算机方案有关如核磁共振、腔量子电动力学(C-QED)和超导约瑟夫森隧结中的量子几何相位。     

浅谈从经典泊松括号到量子对易关系的过渡

经典力学的研究方法和表达形式为量子力学及量子场论提供了一整套可供借鉴的理论体系。特别是在海森伯“表象”中,经典理论同量子理论之间的形式上的相似尤其显著,根据量子力学假设,对于经典体系的每一个物理量,有一个量子体系的物理量与之相对应。唯一的差别在于经典体系的物理量是一些服从普通代数规则的量,而量子体系的物理量是一些服从非对易代数规则的算符。但是,只要我们能够认为非对易代数的表示式与普通代数的表示式是一致的,量子化的物理量的运动方程同它们的经典模拟的运动方程就是一致的。     

量子信息技术是人类发展的重要一环

<正>量子力学诞生了一百多年,这是人类最成功的理论。因为有量子力学的诞生,我们才可能有激光、有半导体以及更多先进技术。实际上,量子力学已经在人类生活中发挥着重要作用。但是,以前由量子原理产生的器件,包括激光、半导体都是经典器件,而量子信息技术是直接利用量子的性质研     

对大二应用物理专业“量子物理”课程的浅见

应用物理专业的本科生,例如光学、材料、微电子等专业的学生,需要在大二学习量子力学。然而,大二的学生并不具备传统的本科量子力学课程所要求的数学与物理基础。该文作者对如何解决这个困难给出了一些探讨和建议,试图寻求一种适合于大二应用物理专业学生的量子物理课程。     

量子力学中的态叠加原理

P.A.M.Dirac在他的名著《量子力学原理》中关于"电子同时通过两个狭缝"的观点,一直受到人们的批评.对它的理解必然涉及到"电子是否会‘分裂’?"的问题,从而引发了许多歧义和悖论.通常量子力学教科书和研究专著对这个问题一般不做深入分析,造成了很多人对量子力学理论基础的怀疑.这个问题的正确理解与量子力学的"态叠加原理"有关.量子现象表现出许多与宏观现象不同的、新的特点,只有承认它们,并且把它"翻译"成我们所能理解的经典语言去表述它们,我们才有可能得到对微观现象的完整描述.     

心如何具有物理性?——亨利·斯塔普的心理物理理论探析

不同于心理学家将意识理解为单纯的心理活动,作为量子物理学家的亨利·斯塔普认为,意识是心理和物理两种因素相互作用的结果。在结合海森堡量子不确定性和大脑神经活动的基础上,斯塔普提出了一种基于量子力学的意识理论——心理物理理论,并最终将意识理解为对大脑顶层神经编码选择的结果。心理物理理论作为一种量子意识理论,它符合科学实在论的因果效应标准及其主要特征,是具有实在性意义的意识理论。然而,由于心理物理理论从心理和物理两方面来解释意识,其本质上仍未脱离二元论的窠臼。再者,作为一种物理学意义上的意识理论,其理论基础还不够完善,因此其遭受着来自多方面的质疑与挑战。     

玻尔理论的应用——原子跃迁需注意的四个问题

玻尔的氢原子理论,把量子观念引入到原子系统中,很好地解释了氢原子和类氢原子光谱,是经典物理向量子力学过渡的一个跳板,也是今后学习现代物理的基础.原子的能级跃迁及其光子的发射和吸收是高考的热点.     

量子力学中的态叠加原理

P．A．M．Dirac在他的名著《量子力学原理》中关于“电子同时通过两个狭缝”的观点，一直受到人们的批评．对它的理解必然涉及到“电子是否会‘分裂’？”的问题，从而引发了许多歧义和悖论．通常量子力学教科书和研究专著对这个问题一般不做深入分析，造成了很多人对量子力学理论基础的怀疑． 这个问题的正确理解与量子力学的“态叠加原理”有关．量子现象表现出许多与宏观现象不同的、新的特点，只有承认它们，并且把它“翻译”成我们所能理解的经典语言去表述它们，我们才有可能得到对微观现象的完整描述．     

量子复合时空理论的曲率解释

本文将量子复合时空理论，量子力学交易解释和量子力学曲率解释结合起来，而且将它们推广到广义相对论的弯曲时空框架中，不仅解决了量子场论中的一些重正化问题，而且以黑洞和白洞的时空度规作了新的理解，初步解决了霍全和彭罗斯的量子黑洞问题上的争论，对天体演化和宇宙演化提出了新的观点，有助于量子引力论的进一步发展。     

原子物理学教学中学生能力的培养

原子物理学是由宏观世界通向微观世界的桥梁和纽带,上承经典物理,下接量子力学,是量子物理、量子化学、物质结构理论的基础．原子物理学的建立与发展过程是微观体系物理思想和研究方法的形成过程．本文结合原子物理学课程特点和学生实际,对如何在原子物理学教学过程中培养学生分析解决问题能力、自主研究物理问题的兴趣、创新意识和创新能力做了论述．     

辐射场与二能级原子相互作用的量子逻辑功能

利用半经典理论和量子理论研究辐射场与二能级原子(量子位)的相互作用。将量子力学体系视为量子逻辑门,得到量子体系演化的幺正变换的矩阵表示,论述把量子力学体系波函数与量子逻辑门的输入输出态统一起来的方法,得出辐射场与原子相互作用能实现量子逻辑功能。结果有利于指导在实际中选取合适的遵守量子力学定律的两态系统完成量子逻辑操作。     

潘建伟:“量子梦”托起中国梦

正"我们每个人都有一个中国梦,都在自己的位置上为之努力,我选择的方式是研究量子物理。"潘建伟说。对这位44岁的中科院院士、中国科学技术大学教授来说,"量子梦"始于二十多年前。1992年,中科大近代物理系本科生潘建伟在毕业论文中,不乏莽撞地向量子力学理论提出质疑。从普通人的眼光来看,微观世界的理论"充满悖论"。"比方说日常生活中有只猫,它要么处于活的状态,要么处于死的状态。但在微观量子世界里,这只猫会同时处于生和死两个状态的叠加。"潘建伟说,自己试图在论文中找个例证,来否认这个理论。当时,中国的量子物理研究,无论理论还是实验都远远落后于     

开设和讲授研究生基础理论课程的体会

自一九八一年以来,我们应用物理系的专业基础教研室除了讲授本科生的《理论力学》、《热力学统计物理》、《电动力学》、《量子力学》(通称“四大力学”)和《数学物理方法》等五门专业基础课外,同时还担负着全系硕士研究生的大部分专业基础理论课的教学。先后为研究生开出了《高等量子力学(Ⅰ)》、《高等量子力学(Ⅱ)》、《群论基础》、《高等电动力学》、《量子统计》、《统计力学在物理化学中的应用》、《光学》、《化学反应动力     

基于腔QED的量子纠缠态的制备及应用

量子纠缠态是一种重要而有用的物理＂资源＂,在量子计算和量子通信中起着极为重要的作用。在量子通信中,信息的处理离不开量子态及其演化。量子纠缠态是各种量子态中最为重要的一种,它用于检验量子力学的基本原理,也是实现量子通信的重要信道,所以纠缠态的制备和操作就显得特别重要。探讨了腔量子电动力学（腔QED）的理论方案,在给出量子纠缠态的定义和度量的基础上、理论上实现了在共振相互作用腔QED中两原子纠缠态和多原子纠缠态的制备,并简要介绍量子纠缠态在量子信息中的应用。