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2025 年,全球迎来量子力学诞生 100 周年,这一年被联合国定为国际量子科学与技术年。100 年前,量子力学在一系列论文中诞生,犹如一场科学革命,彻底改变了我们对物理世界的认知,现代物理学自此深深扎根于量子原理之中。研究单位的众多科学家在这一进程中发挥了关键作用。早在 1900 年前后,像马克斯・普朗克和阿尔伯特・爱因斯坦等物理学家就开始尝试解释亚原子领域的一些现象,而 “量子” 一词也逐渐被用于物理学领域,其源于德语 “quant”,意为 “多少”。1925 年,物理学家维尔纳・海森堡前往北海的黑尔戈兰岛后,向《物理学期刊》提交了一篇论文,随后他与合作者以及埃尔温・薛定谔等展开了进一步研究,量子力学革命由此拉开帷幕。量子力学的主要成果斐然。它帮助解释了原子在磁场中能级分裂的塞曼效应等现象,改变了人们对能量和动量等经典概念的理解,让人们认识到经典物理学只是现实在宏观层面的近似,而自然现象本身具有内在的不可知性。其意义重大,不仅催生了激光、晶体管等现代科技成果,为互联网信息传输和电子芯片处理能力提供了基础,还从根本上塑造了我们对自然的理解,从固体物体的稳定性到恒星的生命周期等都能从量子理论中找到解释。然而,量子革命仍有未完成的使命。尽管后来研究者基于量子基础重建了电磁学和物质状态等物理学分支,并发展出了粒子和场的标准模型,且在 2012 年发现了希格斯玻色子,但标准模型的理论基础不够坚实,如无法解释 “暗物质” 的本质,引力也尚未能被量子化。同时,量子物理在实验中 “波函数坍缩” 等概念问题也有待解决。不过,过去几十年间,量子物理在计算、超安全通信和创新科学仪器等应用方面已初显潜力,未来仍充满希望。https://www.nature.com/articles/d41586-025-00014-5- THE END -
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