量子力學(xué)的案例
沒有人真正理解量子力學(xué)，但量子力學(xué)是確定的理論！
也許我上面提到的這些問題都只是語言的問題，跟量子力學(xué)本身無關(guān)。一些現(xiàn)代哲學(xué)觀點(diǎn)認(rèn)為，最“哲學(xué)”的問題都是跟我們所運(yùn)用的語言相關(guān)的問題，因?yàn)槲覀兪侨恕?很多導(dǎo)師常用這種觀點(diǎn)來教育那些抱怨量子力學(xué)的研究生們：閉上嘴，只管算。
所以不要想著去試圖建立一個(gè)可以隔絕所有環(huán)境的系統(tǒng)。那是不可能的。就像我們好多人說，我們要到太空里去。其實(shí)我們就在太空中。
以上就是關(guān)于量子力學(xué)本質(zhì)的一些論述。希望可以不止幫助大家理解量子力學(xué)，更幫助大家理解生命，理解生活。遇到你們，是我的緣分。在沒有遇到之前，緣分只是可能，在遇到之后，緣分就是確定的。
量子力學(xué)的哲學(xué)困境 | “九”答不可
另一方面，如果我們認(rèn)為量子力學(xué)真實(shí)的描述了現(xiàn)象背后的世界，那么那個(gè)神秘的世界確實(shí)讓人難于想象。反之，如果認(rèn)為量子力學(xué)沒有描述現(xiàn)象背后的世界，那么就顛覆了科學(xué)家長期信奉的科學(xué)研究傳統(tǒng)，這正是量子力學(xué)帶來的哲學(xué)困惑之一。
貳
另一個(gè)困惑是由量子測量導(dǎo)致的。
測量的結(jié)果概率是一個(gè)數(shù)學(xué)量而不是一個(gè)物理量，是主體與客體通過測量相互作用的一個(gè)綜合結(jié)果，量子力學(xué)是研究主體與被研究客體之間相互關(guān)系與作用的規(guī)律。量子測量中，主體與客體的分界線變得模糊不清了，量子力學(xué)不再是客觀的，還包含主觀的因素。“量子力學(xué)的建立，是以放棄對于物理現(xiàn)象的客觀處理，亦以放棄我們唯一的區(qū)分觀測者與被觀測者的能力為代價(jià)的?！?量子力學(xué)告訴我們，僅憑日常生活經(jīng)驗(yàn)我們無法理解我們根本無法體驗(yàn)的微觀世界的，量子世界在本質(zhì)上是隨機(jī)的，也是整體的，微觀粒子是抽象空間的存在，它的演化遵循的是統(tǒng)計(jì)因果性的規(guī)律。
與此同時(shí)，量子力學(xué)還似乎告訴我們，物質(zhì)的實(shí)在性存在于觀察中，不存在一個(gè)與我們的精神世界并行的客觀獨(dú)立的物質(zhì)世界。我們所描述的物質(zhì)世界是依賴于我們的精神世界而存在的，量子之間呈現(xiàn)的超距同謀是個(gè)體生命意識活動(dòng)的綜合反映，世界的實(shí)在性扎根于個(gè)體生命中的感受和理解中。
來源：量子科學(xué)
展開 你的大腦使用量子力學(xué)嗎？
大腦使用量子力學(xué)嗎？
從某種程度上說，大腦肯定在使用量子力學(xué)，因?yàn)榇竽X是由原子組成的，而原子是遵循量子力學(xué)的。不過，那些怪異的量子效應(yīng)——可以同時(shí)出現(xiàn)在兩個(gè)地方，可以跨越距離瞬時(shí)彼此影響等等——是否可以用來解釋意識、記憶等大腦的認(rèn)知活動(dòng)呢？事實(shí)上，這是一個(gè)非常有爭議的問題。
許多人否認(rèn)量子力學(xué)在其中發(fā)揮作用，主要的理由來自奧卡姆剃刀原理。奧卡姆剃刀原理指的是最簡單的解釋通常是最好的解釋。當(dāng)前，科學(xué)家不使用量子力學(xué)就可以很好地解釋大腦如何工作，并認(rèn)為大腦的認(rèn)知活動(dòng)都可以用神經(jīng)元的相互作用來解釋。
不過在1989年，英國牛津大學(xué)的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家羅杰·彭羅斯卻認(rèn)為，經(jīng)典理論模型是無法解釋大腦如何產(chǎn)生思想和意識的，要想解釋清楚，就必須使用量子理論模型。彭羅斯的觀點(diǎn)一下吸引了許多人從量子的角度來分析大腦。之后，一些科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了能把量子力學(xué)帶入到神經(jīng)科學(xué)的切入點(diǎn)。
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)微管——一種構(gòu)成神經(jīng)元支撐結(jié)構(gòu)的管形蛋白質(zhì)——可以利用量子力學(xué)效應(yīng)。具體地說，微管可以同時(shí)處在兩種不同形狀之中，這種狀態(tài)叫做“疊加態(tài)”。一般的分子一次只能處在一種形狀之中，信息含量只是一個(gè)比特，而這種疊加態(tài)使得微管能存儲(chǔ)更多的信息，它所存儲(chǔ)的信息含量被稱為一個(gè)量子比特。
如果把量子糾纏加入進(jìn)來，還會(huì)把事情變得更加不可思議。量子糾纏會(huì)使得兩個(gè)量子系統(tǒng)即使不相連也可以瞬時(shí)影響，這使得信息處理極為高效。于是，如果我們能基于疊加態(tài)和量子糾纏來建造一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)，那么這種計(jì)算機(jī)就可以同時(shí)進(jìn)行多次計(jì)算，并把所有的計(jì)算結(jié)果綜合起來。所以量子計(jì)算機(jī)比普通的計(jì)算機(jī)速度更快，效率更高。于是，彭羅斯認(rèn)為，大腦可能就類似于一種量子計(jì)算機(jī)。
脆弱的量子態(tài)
盡管許多人開始很認(rèn)同彭羅斯的觀點(diǎn)，但是漏洞很快就開始浮現(xiàn)出來。最根本的問題是，量子態(tài)在大腦里似乎很難維持很長的時(shí)間。
展開 開箱后既死又活，或使量子力學(xué)自相矛盾
但無論最終結(jié)果如何，新的思想實(shí)驗(yàn)在探索量子力學(xué)的適用范圍提供了新的角度。正如作者在文中所說，這表明量子力學(xué)無法外推到復(fù)雜系統(tǒng)，或至少不是以直接的方式進(jìn)行外推。
誰有法國德布羅意研究所關(guān)于量子力學(xué)的流體力學(xué)表象的文章
誰有法國德布羅意研究所關(guān)于量子力學(xué)的流體力學(xué)表象的文章
很多文章都提到量子力學(xué)的流體力學(xué)表象，但是都沒有講清楚方程是個(gè)啥樣子，
尤其是科大沈XX那本書，盡是些白話文，求深入一點(diǎn)的書籍和文章
另外，也求關(guān)于量子力學(xué)系綜和熱力學(xué)系綜理論之間聯(lián)系的文章
Mathematica實(shí)例——利用Mathematica演示量子力學(xué)中的波包演化
1背景介紹
在量子力學(xué)中，一個(gè)粒子對應(yīng)一個(gè)在時(shí)空中演化的波函數(shù)，與經(jīng)典力學(xué)中僅僅具有質(zhì)量、位置、速度等屬性的點(diǎn)粒子有很大不同。這種"波粒二象性"常常給初學(xué)者帶來理解上的困難。我們利用Mathematica軟件對一維情形下的幾個(gè)經(jīng)典量子力學(xué)問題進(jìn)行了數(shù)值模擬，包括高斯波包在自由空間的傳播和擴(kuò)散、遇到剛性邊界時(shí)的反射、遇到勢壘或勢阱時(shí)的反射和透射，以及在諧振子勢場中的準(zhǔn)經(jīng)典振動(dòng)。Mathematica具有強(qiáng)大的符號和數(shù)值計(jì)算功能，以及簡單易用的Manipulate控件，這使得我們可以快速實(shí)現(xiàn)代碼并方便地演示結(jié)果。我們將展示量子波包在不同勢場中隨時(shí)間的演化，這有助于對量子力學(xué)的物理圖像和基本概念的理解，也為更進(jìn)一步的探索提供啟發(fā)。
2物理模型和模擬設(shè)定
一維空間中，單粒子波函數(shù)的動(dòng)力學(xué)由薛定諤方程
描述。在給定空間勢場和初始波函數(shù)后，波函數(shù)的后續(xù)演化就完全確定了。為了方便，這里我們?nèi)?amp;ldquo;自然單位”，將方程中的物理常量和取為1。這樣，方程變成 ，取最簡單的一階歐拉格式，可以寫出差分方程
，當(dāng)時(shí)間步長足夠小，差分方程的迭代就可以近似給出薛定諤方程的解。其中，對空間的二階偏導(dǎo)也要用差分格式
來代替。公式(2)(3)就是數(shù)值模擬用到的核心方程。
在模擬中，我們使用高斯波包作為初始波函數(shù)。一個(gè)歸一化的高斯波包可以寫成
。容易看出，的概率密度是以為中心，以為方差的高斯分布。實(shí)際上，其動(dòng)量表象波函數(shù)也具有對稱的形式，概率密度|是以為中心，以為方差的高斯分布。因此，高斯波包具有明確的物理意義，我們可以把它大致想成一個(gè)具有坐標(biāo)，動(dòng)量的“準(zhǔn)經(jīng)典”粒子，只是其坐標(biāo)和動(dòng)量的分布有一定的彌散，體現(xiàn)了量子力學(xué)中的不確定原理。
展開 矩陣力學(xué)和波動(dòng)力學(xué)，揭示量子力學(xué)的物質(zhì)基礎(chǔ)和作用原理
1925年，他們和海森堡一起完成了將新量子論改寫為矩陣的工作，即今天我們所說的量子力學(xué)的第一套數(shù)學(xué)形式：矩陣力學(xué)。
從矩陣力學(xué)的建立過程可以看到，事實(shí)經(jīng)驗(yàn)在其中起到了最關(guān)鍵的作用。普朗克的能量量子和愛因斯坦的光量子都是為了解釋實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的反?，F(xiàn)象而被迫創(chuàng)造出的新概念；玻爾理論的成功更直接得益于氫原子光譜的經(jīng)驗(yàn)證據(jù)的支持；而海森堡則干脆聲稱其理論只針對實(shí)驗(yàn)中的可觀測量。相反，在這條路徑中，物理理論圖景的發(fā)展卻一直遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后，甚至可以說從始至終就是模糊不清的。普朗克的能量量子概念就連他自己也覺得難以理解；玻爾自始至終也無法說清原子核外電子按固定軌道分布的原因及其躍遷機(jī)制；至于海森堡，甚至以“摒棄形而上學(xué)假設(shè)”為旗幟，要求把討論嚴(yán)格限制在可觀測量上。
波動(dòng)力學(xué)：尋求理論上的統(tǒng)一
與矩陣力學(xué)相對的另一條研究路線是波動(dòng)力學(xué)。波動(dòng)力學(xué)的最初線索來自于物理學(xué)家們試圖為奇異而紛亂的量子現(xiàn)象找到一個(gè)統(tǒng)一而可理解的理論解釋的努力。
前文提到，玻爾的量子化原子模型因?yàn)榭梢酝昝赖亟忉寶湓庸庾V的成因，因而被認(rèn)為是成功的。但是更進(jìn)一步地追問：核外電子為什么只能待在那幾條特定的軌道上？這些特定軌道的半徑又為什么會(huì)取這樣的一些特定值？玻爾一直無法回答，直到1923年法國學(xué)者德·布羅意給出了解釋。
德·布羅意的靈感來自于愛因斯坦。當(dāng)年愛因斯坦提出光量子理論后即遭到了一個(gè)詰問：光究竟是波還是粒子？對此，愛因斯坦本人的回答是：光既是波，也是粒子，這二者并非互不相融；未來，我們必將得到一個(gè)類似于現(xiàn)有波動(dòng)理論和微粒理論的融合體的新的輻射理論。這就是著名的波粒二象性假說。而德·布羅意由此聯(lián)想到，如果一直被認(rèn)為是波動(dòng)的光同時(shí)也具有粒子性，那么一直被認(rèn)為是微粒的物質(zhì)粒子，會(huì)不會(huì)也具有某種波動(dòng)性呢？德·布羅意假設(shè)，對于每一個(gè)微觀粒子，比如電子，都存在一個(gè)與之相對應(yīng)的波，并稱之為“物質(zhì)波”。
展開 深度學(xué)習(xí)在量子力學(xué)水平上模擬物質(zhì)的能力
盡管科學(xué)家已經(jīng)為此付出了數(shù)十年的努力，也曾取得過一些重大的進(jìn)展，但至今為止，想要準(zhǔn)確地模擬電子的量子力學(xué)行為，仍然是一個(gè)艱巨的挑戰(zhàn)。
現(xiàn)在，在一篇新發(fā)表于《科學(xué)》雜志上的論文中，DeepMind研究團(tuán)隊(duì)介紹了一個(gè)新的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)——DM21，能夠通過預(yù)測分子內(nèi)電子的分布來了解分子的特征。它可以比現(xiàn)有技術(shù)更準(zhǔn)確地計(jì)算一些分子的性質(zhì)。
理論上說，材料和分子的結(jié)構(gòu)完全由量子力學(xué)決定。在近一個(gè)世紀(jì)以前，物理學(xué)家埃爾溫·薛定諤 （Erwin Schr?dinger）提出了著名的薛定諤方程，描述了量子力學(xué)粒子的行為。但是，想要將這個(gè)方程應(yīng)用于分子中的電子，是非常困難的。因?yàn)樗械碾娮佣紩?huì)相互作用，這就使得基于薛定諤方程來計(jì)算分子結(jié)構(gòu)或分子軌道變得異常困難，它似乎需要我們能夠追蹤每個(gè)電子的位置。這樣一項(xiàng)工作，即使是對于只有少量電子的情況，也是一項(xiàng)噩夢般復(fù)雜的任務(wù)。
一次重大的進(jìn)展出現(xiàn)在上世紀(jì)60年代。當(dāng)時(shí)，理論物理學(xué)家皮埃爾·奧昂貝格（Pierre Hohenberg）和沃爾特·科恩（Walter Kohn）意識到，并沒有必要對每個(gè)電子的行為都進(jìn)行單獨(dú)追蹤，只要知道任意電子在每個(gè)位置的概率，即電子密度，就足以精確計(jì)算所有的相互作用了。
在證明了這一點(diǎn)后，科恩發(fā)展出了密度泛函理論（density functional theory，DFT），它能夠幫助我們對分子中的電子分布進(jìn)行精確近似。雖然DFT在本質(zhì)上涉及到一定程度的近似，但它是唯一一種可用于研究物質(zhì)在微觀水平上如何以及為何以某種方式表現(xiàn)的實(shí)用方法。因此自60年代開始，DFT便成了所有科學(xué)領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一?？贫饕惨虼双@得了1998年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
然而，這種技術(shù)有其明顯的局限性。
展開 科學(xué)家發(fā)現(xiàn)重化學(xué)元素 能夠突破量子力學(xué)理論！
佛羅里達(dá)州立大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，量子力學(xué)的理論并不足以解釋元素周期表一些稀有重元素。相反，另一個(gè)著名的科學(xué)理論——愛因斯坦的相對論，能夠解釋元素周期表最后一些元素的性質(zhì)。
該研究發(fā)表在《Journal of the American Chemical Society》雜志上。
量子力學(xué)本質(zhì)上是能夠解釋分子的基本規(guī)則和完全解釋元素周期表上大部分的元素的化學(xué)性質(zhì)。但是，佛羅里達(dá)州立大學(xué)化學(xué)教授homas Albrecht-Schmitt發(fā)現(xiàn)，這些規(guī)則就元素周期表那些不太知名的重元素而言會(huì)被愛因斯坦的相對論推翻。
homas Albrecht-Schmitt教授
“這就像是在另一個(gè)宇宙，因?yàn)檫@是你在日常元素看不到的化學(xué)”Albrecht-Schmitt說。
這項(xiàng)研究花了三年多完成，涉及元素周期表的元素锫，Bk。佛羅里達(dá)州立大學(xué)和總部在佛羅里達(dá)州立大學(xué)的國家高磁場實(shí)驗(yàn)室24個(gè)研究者參與該實(shí)驗(yàn)，Albrecht-Schmit制造的锫化合物表現(xiàn)出不尋常的化學(xué)性質(zhì)。
他們沒有遵循量子力學(xué)的正常規(guī)則。
具體來說，锫原子周圍的電子沒有像較輕的元素如氧、鋅或銀那樣安排自己的組織方式。通常情況下，科學(xué)家們期望看到電子都面向同一個(gè)方向排列。就像鐵充當(dāng)磁鐵一樣。
然而，這些簡單的規(guī)則不適用于元素锫及后面元素，因?yàn)橛幸恍╇娮优c科學(xué)家們預(yù)測的排列相反。
Albrecht-Schmitt和他的團(tuán)隊(duì)意識到愛因斯坦的相對論實(shí)際上可以解釋他們在锫化合物所看到的。根據(jù)相對論，運(yùn)動(dòng)越快，質(zhì)量越重。因?yàn)檫@些重原子的原子核是高度帶電的，電子接近光速運(yùn)動(dòng)。這使他們變得比正常重，適用于電子行為的典型規(guī)則開始打破。
Albrecht-Schmit說t當(dāng)他和他的團(tuán)隊(duì)開始觀察到該過程這是“令人興奮的”。
展開 深度學(xué)習(xí)在量子力學(xué)水平上模擬物質(zhì)的能力（轉(zhuǎn)載）
盡管科學(xué)家已經(jīng)為此付出了數(shù)十年的努力，也曾取得過一些重大的進(jìn)展，但至今為止，想要準(zhǔn)確地模擬電子的量子力學(xué)行為，仍然是一個(gè)艱巨的挑戰(zhàn)。
現(xiàn)在，在一篇新發(fā)表于《科學(xué)》雜志上的論文中，DeepMind研究團(tuán)隊(duì)介紹了一個(gè)新的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)——DM21，能夠通過預(yù)測分子內(nèi)電子的分布來了解分子的特征。它可以比現(xiàn)有技術(shù)更準(zhǔn)確地計(jì)算一些分子的性質(zhì)。
理論上說，材料和分子的結(jié)構(gòu)完全由量子力學(xué)決定。在近一個(gè)世紀(jì)以前，物理學(xué)家埃爾溫·薛定諤 （Erwin Schr?dinger）提出了著名的薛定諤方程，描述了量子力學(xué)粒子的行為。但是，想要將這個(gè)方程應(yīng)用于分子中的電子，是非常困難的。因?yàn)樗械碾娮佣紩?huì)相互作用，這就使得基于薛定諤方程來計(jì)算分子結(jié)構(gòu)或分子軌道變得異常困難，它似乎需要我們能夠追蹤每個(gè)電子的位置。這樣一項(xiàng)工作，即使是對于只有少量電子的情況，也是一項(xiàng)噩夢般復(fù)雜的任務(wù)。
一次重大的進(jìn)展出現(xiàn)在上世紀(jì)60年代。當(dāng)時(shí)，理論物理學(xué)家皮埃爾·奧昂貝格（Pierre Hohenberg）和沃爾特·科恩（Walter Kohn）意識到，并沒有必要對每個(gè)電子的行為都進(jìn)行單獨(dú)追蹤，只要知道任意電子在每個(gè)位置的概率，即電子密度，就足以精確計(jì)算所有的相互作用了。
在證明了這一點(diǎn)后，科恩發(fā)展出了密度泛函理論（density functional theory，DFT），它能夠幫助我們對分子中的電子分布進(jìn)行精確近似。雖然DFT在本質(zhì)上涉及到一定程度的近似，但它是唯一一種可用于研究物質(zhì)在微觀水平上如何以及為何以某種方式表現(xiàn)的實(shí)用方法。因此自60年代開始，DFT便成了所有科學(xué)領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一?？贫饕惨虼双@得了1998年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
然而，這種技術(shù)有其明顯的局限性。
展開 使用 COMSOL 模擬量子力學(xué)中的隧穿現(xiàn)象
在經(jīng)典力學(xué)中，當(dāng)粒子攜帶的能量不足以克服勢壘時(shí)，粒子是無法穿過勢壘的。但是在量子力學(xué)中，電荷等微觀粒子卻能夠穿越大于其自身攜帶總能量的勢壘層，這就是量子隧穿效應(yīng)。我們可以使用 COMSOL? 軟件的“半導(dǎo)體模塊”中提供的 WKB 隧穿模型來以及異質(zhì)結(jié)和肖特基等邊界條件，描述量子隧穿的相關(guān)現(xiàn)象。在下文中，我們將通過基準(zhǔn)模型演示其用法。
Wentzel-Kramers-Brillouin 近似
根據(jù) K.Yang、J.R.East 和 G.I. Haddad 的參考文獻(xiàn)（Ref. 1），若采用 Wentzel-Kramers-Brillouin（WKB）近似假設(shè)，隧穿電流會(huì)向熱離子電流增加一個(gè)分?jǐn)?shù)因子 。對于在電場線上從點(diǎn) 1 跨越到點(diǎn) 2 的勢壘，分?jǐn)?shù)因子 的推導(dǎo)公式為：
(1)
其中 為元電荷， 是玻爾茲曼常數(shù)， 是絕對溫度， 是普朗克常數(shù)， 是有效質(zhì)量， 是電子的導(dǎo)帶邊（）以及空穴的價(jià)帶邊（）的負(fù)數(shù)。
內(nèi)積分）沿電場線的點(diǎn) 1 到點(diǎn) 2 進(jìn)行，而外積分沿能量軸進(jìn)行。外積分的上限由 給出（ 在勢壘內(nèi)的最大值），下限由
給出，其中 和 直接取自勢壘的基值。請注意，應(yīng)該取兩個(gè)基值的最大值而非最小值。
WKB 隧穿模型
為了使用 WKB 近似模擬隧穿效應(yīng)，首先需要設(shè)置邊界條件，此步驟涉及添加隧穿產(chǎn)生的額外電流密度。針對異質(zhì)結(jié)，選擇熱電子發(fā)射；針對金屬接觸，選擇理想肖特基。選定上述（非默認(rèn)）選項(xiàng)之后，新建的額外電流貢獻(xiàn) 欄將立即顯示在界面中，我們即可為電子和空穴分別指定額外電流貢獻(xiàn)。默認(rèn)情況下，不需要添加額外電流。我們還可以在內(nèi)置的 WKB 隧穿模型和用戶定義選項(xiàng)間進(jìn)行選擇。請參考下方示例截圖。
選擇熱電子發(fā)射以添加額外電流貢獻(xiàn)。
展開 
Empa和瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員開發(fā)出極大提高量子點(diǎn)發(fā)光亮度的技術(shù)
CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊，最近，Maksym Kovalenko領(lǐng)導(dǎo)的Empa和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員，合作開發(fā)了一種能夠極大提高鈣鈦礦量子點(diǎn)發(fā)光亮度的方法，該方法未來可用于顯示器和量子技術(shù)。據(jù)介紹，該合作團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一種特殊的分子，能夠在量子點(diǎn)周圍形成一個(gè)保護(hù)層，正是這種保護(hù)層讓量子點(diǎn)材料的發(fā)光效率更高，除此以外，他們還利用量子力學(xué)效應(yīng)來增加每秒產(chǎn)生的光子數(shù)量。最終，改進(jìn)后的鈣鈦礦量子點(diǎn)材料可用于光子的生產(chǎn)、顯示器和有機(jī)化學(xué)中的光活化催化劑。這項(xiàng)研究成果，發(fā)表在了科學(xué)期刊《自然》上。
圖1. 研究成果示意
量子點(diǎn)材料發(fā)光亮度增強(qiáng)
Empa和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員開發(fā)了一種能夠極大提高鈣鈦礦量子點(diǎn)材料發(fā)光亮度的方法，鈣鈦礦量子點(diǎn)是一種能夠發(fā)射特定顏色或單個(gè)光子的人造原子。這一研究成果對顯示器和量子技術(shù)的應(yīng)用具有重要意義。據(jù)介紹，該團(tuán)隊(duì)使用了化學(xué)方法和一種量子力學(xué)效應(yīng)來提高這些量子點(diǎn)的發(fā)光亮度。
量子點(diǎn)和鈣鈦礦發(fā)光材料
眾所周知，量子點(diǎn)是由一些半導(dǎo)體材料制成的，尺寸只有幾納米。它們具有發(fā)出特定顏色甚至單個(gè)光子的能力，這對當(dāng)前炙手可熱的量子技術(shù)發(fā)展至關(guān)重要。近年來，由鈣鈦礦發(fā)光材料制成的量子點(diǎn)，因其獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)和成本效益而受到關(guān)注。鈣鈦礦是一種具有與礦物鈣鈦礦（鈦酸鈣）類似結(jié)構(gòu)的材料，這些量子點(diǎn)在制成之前，需要與一些液體混合形成分散體。
改善量子點(diǎn)特性
蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和Empa的Maksym Kovalenko領(lǐng)導(dǎo)的這個(gè)研究小組，與烏克蘭和美國的同行合作，展示了如何進(jìn)一步改善鈣鈦礦量子點(diǎn)性能的可能。他們使用化學(xué)方法進(jìn)行表面處理和一種量子力學(xué)效應(yīng)，這在鈣鈦礦量子點(diǎn)研究中是前所未有的。研究人員最近在科學(xué)期刊《自然》上發(fā)表了兩篇相關(guān)論文。
展開 《經(jīng)典力學(xué)》札記
后來，大約在1980年代，很多科學(xué)家將這些理論推廣到量子郎之萬方程上，即這些耗散也被當(dāng)作算子處理，并給出量子耗散模型。此外，在腔動(dòng)力學(xué)中，有著名的In-output（輸入-輸出）理論，這也是對耗散的重要認(rèn)識。耗散有一些基本的結(jié)論，比如漲落-耗散定理。所以在講耗散的內(nèi)容的時(shí)候，可以：做數(shù)值模擬；介紹一些基本的推導(dǎo)和結(jié)論；介紹未來可能的應(yīng)用。今天很多人研究的非厄米問題，其實(shí)也是非保守系統(tǒng)的重要內(nèi)容。它很重要，這是意為任何系統(tǒng)都會(huì)和環(huán)境相互作用，所以耗散不可避免。
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經(jīng)典力學(xué)概念在其它領(lǐng)域中的應(yīng)用
經(jīng)典力學(xué)中有很多概念被用在其它領(lǐng)域，列舉如下：
哈密頓方程和共軛對 (conjugate
pairs)。在統(tǒng)計(jì)力學(xué)中，dU=pdV?TdS，那么V 和S 是共軛量。Maxwell 首先引入了這些概念。
最小作用量原理，在電磁學(xué)，相對論，量子場論等領(lǐng)域，都有廣泛用到。
絕熱定理，即I=∮pdq，這個(gè)量成了量子力學(xué)的核心概念，也是幾何相的核心概念。
轉(zhuǎn)動(dòng)過程以及歐拉角在量子力學(xué)中對應(yīng)的是Lx、Ly 和Lz 算子，以及量子態(tài)在Bloch 球上的轉(zhuǎn)動(dòng)。對于自旋，它對應(yīng)Pauli 算子。
LC電路在量子力學(xué)和量子信息中可以量子化，并給出量子比特。
電磁場的拉格朗日量在量子場論中給出最小耦合 (minimal
coupling) 的思想。
經(jīng)典力學(xué)中的回旋運(yùn)動(dòng)，在量子力學(xué)中對應(yīng)量子化的Landau 能級。
經(jīng)典耗散被推廣到量子耗散。
經(jīng)典力學(xué)的泊松括號到量子力學(xué)的對易子；以及這個(gè)括號對應(yīng)的Lie 群和Lie 代數(shù)等。
可以這樣認(rèn)為，經(jīng)典力學(xué)中的每個(gè)概念，最后都在其它領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。所以上課的時(shí)候，應(yīng)該對這些概念有所側(cè)重。
展開 歷經(jīng)三個(gè)世紀(jì)的力學(xué)
半個(gè)多世紀(jì)來的物理學(xué)新發(fā)展, 可以說完全是建筑在這兩個(gè)新興力學(xué)的基礎(chǔ)之上的。
對于新的力學(xué)概念來說，牛頓對于“力”的定義，也就是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，是可以完全保留下來的。
在微觀世界，“力”表現(xiàn)為粒子之間的“相互作用場”，而基本運(yùn)動(dòng)方程由薛定諤的波動(dòng)方程給出，也突出了在宏觀世界力學(xué)的波動(dòng)性。
基本運(yùn)動(dòng)方程由四度空間的短程線方程給出，又突出了力學(xué)的幾何性；由微觀到常規(guī)到宏觀世界，力學(xué)的統(tǒng)一性表現(xiàn)為“對應(yīng)準(zhǔn)則”的存在。
量子力學(xué)、古典力學(xué)、相對論力學(xué)各具有其適應(yīng)的范疇，在各自的領(lǐng)域內(nèi)，都表達(dá)了相對的真理。
作為力學(xué)學(xué)科，應(yīng)當(dāng)在古典力學(xué)體系基礎(chǔ)上，接受新的發(fā)展，把新的力學(xué)，即相對論力學(xué)， 量子和波動(dòng)力學(xué)包括進(jìn)去。
德布羅意
德布羅意也說過：“力學(xué)的原理取得了如此高度的完美性，以致五十年前， 大家相信實(shí)際上它已經(jīng)完成了它的發(fā)展?？墒钦谶@時(shí)，相繼出現(xiàn)了兩個(gè)非常出乎意外的古典力學(xué)的發(fā)展——一方面是相對論，另一方面是波動(dòng)力學(xué)，它們或源于解釋非常微妙的電磁現(xiàn)象，或則源于解釋原子尺度范圍內(nèi)的可觀測過程的需要。
相對論力學(xué)只打亂了人們對于時(shí)間和空間的傳統(tǒng)觀念，它在某種意義上，卻完成并給古典力學(xué)加上了皇冠。量子和波動(dòng)力學(xué)則給我們帶來了更為激進(jìn)的新概念，并迫使我們放棄基層現(xiàn)象的連續(xù)性和絕時(shí)決定性概念，今天相時(shí)論和量子力學(xué)，形成了我們對整個(gè)力學(xué)現(xiàn)象領(lǐng)域認(rèn)識的前進(jìn)途中的兩個(gè)最高峰。”
內(nèi)容來源于《院士談力學(xué)》 作者：談鎬生（中國科學(xué)院院士） （科學(xué)大院）
展開 NASA將發(fā)射冷原子實(shí)驗(yàn)室 探地球無法觀察量子現(xiàn)象
量子物理學(xué)家即將在太空擁有自己的“游樂場”。據(jù)英國《自然》雜志官網(wǎng)5月8日消息，美國國家航空航天局（NASA）的冷原子實(shí)驗(yàn)室將于5月20日發(fā)射升空，進(jìn)入國際空間站。屆時(shí)，它將成為目前宇宙中最冷的地方，研究人員將用它探測在地球上無法觀察到的量子現(xiàn)象，如在太空制造“泡泡”“環(huán)”和“漩渦”等，從而以前所未有的方式“玩轉(zhuǎn)”量子力學(xué)。
研究人員指出，這可能促使科學(xué)家發(fā)現(xiàn)新物理學(xué)，推進(jìn)前沿物理學(xué)的發(fā)展。
宇宙間最冷之地：量子力學(xué)的“樂園”
該實(shí)驗(yàn)室由NASA的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）負(fù)責(zé)。研究人員稱，冷原子實(shí)驗(yàn)室耗資8300萬美元，主要目標(biāo)是制造出名為“玻色—愛因斯坦凝聚體（BEC）”的獨(dú)特“超流體”物質(zhì)態(tài)，供科學(xué)家研究宏觀尺度上的量子力學(xué)。
BEC是數(shù)十萬個(gè)原子組成的云，當(dāng)被冷卻到絕對零度附近時(shí)，數(shù)十萬個(gè)原子的行動(dòng)保持同步，就像單一的量子物體一樣。該任務(wù)項(xiàng)目經(jīng)理、噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的卡姆爾·奧德瑞自豪地表示：“能夠在太空進(jìn)行這些實(shí)驗(yàn)是一項(xiàng)巨大的成就。”
在地球上，一般情況下，重力在幾秒鐘之內(nèi)就會(huì)讓BEC分崩離析。但如果它們漂浮在國際空間站，應(yīng)該能“存活”至少10秒鐘。這一時(shí)間足夠讓它們被冷卻到創(chuàng)紀(jì)錄的低溫——可能只比絕對零度高20萬億分之一攝氏度。
奧德瑞說，這是宇宙中已知最冷的溫度。美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）原子物理學(xué)家格雷琴·坎貝爾說，更冷且更“長壽”的BEC將“推動(dòng)前沿基礎(chǔ)物理領(lǐng)域的研究，15年來，科學(xué)家一直期盼會(huì)產(chǎn)生新的物理學(xué)?！? 麻雀雖小五臟俱全：工具包大小的實(shí)驗(yàn)設(shè)備
國際空間站可謂“寸土寸金”，所以工程師不得不壓縮原子物理設(shè)備的大小，將填滿一個(gè)大房間的設(shè)施壓縮到一個(gè)冷藏箱大小的箱子內(nèi)。
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