发现者的困惑——马克斯·普朗克

19世纪末,正当人们以为经典物理已经解决了我们所生活世界的绝大多数问题时,一个新的世界进入了人们的视野,这就是迥异于我们日常生活的微观世界,在这里,一切都如此陌生,每一个新发现都令人不可思议,每一个新发现让经典理论无所适从。于是,作为上个世纪最伟大的科学理论之一,量子力学诞生了,科学史上一个崭新的时代开始了。当我们回顾上个世纪初那一个个激动人心的时刻时,我们尤其不能忘记那些为量子力学的发展做出了重大贡献的科学家们。为此,从本期开始,本刊将陆续刊出《量子群英谱》。本期介绍的是量子力学之父——马克斯·普朗克。     

量子测量与时间之箭

哥本哈根学派是通过互补原理来包容量子测量中的可逆／不可逆矛盾,冯·诺依曼的测量假说与埃弗雷特的多世界解释都坚持“薛定谔方程的普适立场”,但因为脱离量子测量过程的热力学机制分析,在本体论上陷入主观主义或可能状态实体化的困境。退相干理论是耗散结构理论在量子力学中的自然延伸,有助于结合统计力学中可逆性与不可逆性的经典转换机制的研究来解决量子测量问题。由于时间箭头问题在经典力学与量子力学中具有共同的统计力学根源,退相干理论也不能看成是彻底贯彻“普适的薛定谔立场”的测量理论,量子力学中的很多矛盾也许有待于经典物理中的各种矛盾的巧妙解决。     

因果性与统计关联：量子哲学的根本问题——《量子论与科学哲学的发展》要义发微

量子力学对经典实在论哲学思想提出了最巨大的挑战：物理学理论是关于客观实在的规律的知识,还是人类心灵的一种发明？世界的因果联系是事物本身所固有,还是我们主观范式强加于客观世界的精神产物？这些问题像梦魇一样困扰着科学家与哲学家。几乎所有的顶级科学家和哲学家;     

相对论改变世界100年

<正>爱因斯坦提出相对论距今已经整整100周年了,它经受了实践和历史的考验,是人们普遍承认的真理。相对论对于人类思想的发展、科学与技术的诸多变革、对我们的生活都产生了巨大影响。人类以新的视野观察和认识世界相对论是研究时间、空间、运动这三者关系的理论体系的总称,它是这100多年来人类最伟大的两个理论之一(另一个伟大理论是量子力学)。相对论的伟大是不足以用诺贝尔物理学奖来评价的。如果真有一个上帝的话,上帝过     

曙光在前的量子计算机

量子计算和量子计算机的概念起源于著名物理学家R·费曼理论。１９８２年，费曼在研究物理系统的计算机模拟时，论证了用经典计算机模拟量子力学系统，当输入（粒子数、自由度）增大时，计算资源（时间和空间）的消耗将成指数增大。由此启发到，如用量子力学性质工作的计算机（量子计算机）来计算有可能避免这一困难。１９８５年，Dentsch提出了第一个量子计算机的设计蓝图和网络模型，并定义了量子Turing（图灵）机，对量子计算机的潜在能力作了预言。上世纪９０年代初，Dentsch和伯莎姆等人开始寻找量子计算机可以比经典计算机更有效求…     

“六感”创新

正创新与生活息息相关,甚至贯穿人类文明的发展史。人类每一个新发现、新发明,所产生的每一个科学理论,都归功于创新。在古代,人们通过眼、耳、鼻、舌、身、意(即六感)来感知外部世界,六感是文明发展最内在的原因及动力。裁缝制作衣服、厨师烹制美食、建筑工人盖房子、产业工人造汽车、艺术家创作书画……不论是看得见、摸得着的实物,还是精神类的虚拟物品,都是人类进行"六感"创新的过程。     

物理学发展趋势：让薛定谔的猫苏醒过来

最新的的实验已开始显示量子力学的神奇世界如何逐步让位于人们熟悉的日常生活经历。     

跨世纪的中国改革与发展战略建构

跨世纪,是不以人们主观意志为转移的纵向连续性时间运动过程,同时又是一个由无数的人们自觉作用于其中的具有明确指向性的社会实践过程。每一个国家、每一个民族,都要跨世纪。但如何跨世纪?每一个国家、每一个民族都可以有自己不同的选择。处在世纪之交的世界各国,无论是发达国家,还是发展中国家,都在思考如何在下个世     

张国锋:探寻神秘的量子世界

<正>世界变幻莫测,科学向喜爱它的人们展开巨大的怀抱。19世纪末20世纪初,量子论和相对论的出现使当代物理学的研究多了两个新的方向。相对闻名遐迩的爱因斯坦相对论,量子世界就像另一片深邃宽广的星空,让这条路上的科学家们乐此不疲。尽管著名物理学家费曼曾说:"没有人真正了解量子力学。"不过,这并没有阻止科学家们前进的步伐,从普朗克发现量子力学开始,科学家们争先恐后,爱     

到地球深处去旅行

我们现在将要开始旅行到一个难以达到的世界里去,这个世界是很少被人们研究、甚至连很多人都不知道的一个世界,这个世界就在辗得平平的大街道下面,在我们每天走着的舖着柏油的人行道下面,在我们现在所居住的房屋下面。现在假想我们在自已房子旁边的一片空地上,一倜院子或一座小园子里,开始掘鑿一个深的井孔。在开始掘鑿之前,工人们首先挖开一口井,这是试掘的坑道。它的边界是我们预先规划好了的。锋利的铲子铲除了多液汁     

马克思主义论自然科学对经济、社会发展的促进作用

关于自然科学对经济、社会发展的促进作用问题,马克思、恩格斯早在十九世纪四十年代就已开始注意并且加以研究了。他们对这个问题曾作了大量的马克思主义的论述。恩格斯1883年3月17日在伦敦海格特公墓安葬马克思时发表的讲话中曾指出:“在马克思看来,科学是一种在历史上起推动作用的、革命的力量。任何一门理论科学中的每一个新发现,即使它的实际应用甚至还无法预见,都使马克思感到衷心喜悦,但是当     

成功与困惑——当代物理学中的因果性

文章通过对相对论中的因果性与决定论的考察,对量子力学诞生的实验基础的追溯,阐明了与经典物理学描述的定域的、决定论的或因果性的世界相反,量子力学中的因果性是非定域的、非决定论的统计因果性的观点。     

玻恩与牛顿之对比研究

本文提出了界定科学大家的"四点论"。以牛顿为例,他建立了经典牛顿力学;牛顿第二定律是量子力学出现前人们解释自然现象的核心工具;牛顿在光学、微积分等其它领域仍有重要贡献;基于牛顿力学的决定论成为几百年人们信奉的思想信条。按照"四点论"来分析,玻恩带领弟子们建立了矩阵力学;玻恩最早写出的量子力学对易关系式是量子力学的核心;除量子力学外,玻恩在晶格动力学、场论、相对论、液体理论等方面也都有重要贡献;玻恩的波函数几率解释彻底粉碎了决定论思想放之四海而皆准的合法性。因此,如同难以比较牛顿与爱因斯坦谁更伟大一样,将玻恩与牛顿作对比研究,重点不在于比较二人科学形象之高矮,而在于肯定:玻恩与牛顿、爱因斯坦等人一样,堪称物理学大家。     

世界十大能工巧匠排行榜(下)

人类文明的发展进步与能工巧匠的智慧劳动密不可分。能工巧匠们不仅工艺技术高超,而且极具创造性和创新思维,他们是每一个时代技术进步的开拓者和实践者,同时也是为了人类的美好前景而敢于"第一个吃螃蟹的人"。他们在世时几乎很少能够得到充分的理解与回报,但作为早已习惯于尽享其智慧果实的后人们,我们并不应该忘记他们曾经的存在以及早已应该获得的公正评价。上期我们刊出了本文作者根据古今中外著名能工巧匠们的出生年代顺序及综合贡献,评出的世界十大能工巧匠排行榜前五名,即李冰、阿基米德、达芬奇、伽利略、卡文迪许,本期我们将继续刊出另外五人,其中不乏中国当代的农民发明家吴玉禄。抛却排行榜的权威度不论,其实榜上任何一位都是绝对值得我们学习和尊敬的创新榜样……     

谁是命运de主宰

世界上没有什么比人的性格与命运更矛盾的了,它既抽象又具体,既模糊又清晰,在每一个人的身上都鲜活闪现,在我们走向大成功或遭遇大失败时,人们就会慨叹:"性格决定命运啊!"。性格真是命运的主宰吗?     

谁是命运的主宰

世界上没有什么比人的性格与命运更矛盾的了,它既抽象又具体,既模糊又清晰,在每一个人的身上都鲜活闪现,在我们走向大成功或遭遇大失败时,人们就会慨叹：“性格决定命运啊!”。性格真是命运的主宰吗？     

不情愿的革命者

一百年前,马克斯·普朗克(Max Planck)发表了一篇论文,宣告了量子力学诞生——故事大概就是这样的。但是,历史表明,普朗克没有立刻认识到他工作带来的结果,变成了一个违背自己意愿的革命者。根据现在不幸仍在许多物理教科书上可以找到的标准故事:当人们认识到,经典物理学预测的黑体辐射能量分布同实验结果严重不符时,量子理论就冒出来了。故事接着还说,在19世纪90年代末,德国物理学家威廉·维恩(Wilhelm Wien)提出     

奇思妙想徜徉量子仙境——记上海大学理学院物理系教授刘俊杰

<正>19世纪末20世纪初，当一部分经典物理学家自信地认为物理学大厦已基本落成，留给未来研究者的工作仅剩把测量精度不断往小数点后面推进时，量子力学横空出世。对熟知经典力学的人来说，初次掀开量子世界一角朝里窥视不亚于见到一个奇异、缥缈的“世外仙境”。     

科学在曲折道路上前进

爱因斯坦创立早期相对论后,离开量子力学研究的洪流,而去进行“统一场论”的研究,企图建立引力场和电磁场的统一理论,并认为这是相对论发展的第三阶段。遗憾的是,他的探索始终未取得具有物理意义的结果,但却几乎耗尽了他整个后半生的科学创造精力,并使他远离了当时物理学最蓬勃发展的领域——以量子力学为指导理论的微观物理学,这对物理学的发展无论如何是一种损失。玻恩在谈到爱因斯坦对量子力学的态度时写道:“我们当中许多人都认为,这是一出悲剧——对于他来说,他在孤独中探索自己的道路;而对于我们来说,我们失去了领袖和旗手。”我们不…     

生命由量子力学驱动

<正>量子力学描述的是一个古怪的世界:粒子可以同时出现在两个地方,或两个粒子彼此相距很远都存在着某种联系。多年来,生物学家小心翼翼地把量子力学引入到生物学领域,发现量子力学可以解释一些令人惊奇的生命现象。每年秋天,成千上万只知更鸟为了躲避北欧的严冬,开始向南迁徙,飞往温暖的地中海沿岸。那么知更鸟是如何在这3000多千米的迁徙路途中找到方向而不迷失呢?与其他的物种不同,候鸟、海洋动物,甚至一些昆虫,它们不依靠于地标、洋流、太阳位置或星空等来找到方向。相反,它们利用的是地球磁场来导航。具体地说,