量子力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史
文／汪小波
量子力學(xué)和相對(duì)論是20世紀(jì)初最偉大的物理學(xué)成就，至今的物理學(xué)仍在這兩大學(xué)科框架內(nèi)作修修補(bǔ)補(bǔ)的工作。沒(méi)有量子力學(xué)，就沒(méi)有高科技發(fā)展。沒(méi)有相對(duì)論，現(xiàn)代宇宙學(xué)就失去了研究基礎(chǔ)?！跋胂蟊戎R(shí)更重要”（愛(ài)因斯坦）。普朗克對(duì)量子概念百思不得其解，愛(ài)因斯坦也不接受概率性（“上帝是不擲骰子的”）。但毎一次爭(zhēng)論都以量子力學(xué)和相對(duì)論的正確性而告終，這是科學(xué)在走向成熟過(guò)程中的一個(gè)必經(jīng)階段。“如果誰(shuí)不為量子論而感到困惑，那他就是沒(méi)有理解量子論”（玻爾）。量子力學(xué)改變了我們的觀念和世界，代表了先進(jìn)的文化和生產(chǎn)力，成為現(xiàn)代文明發(fā)展的基石。量子力學(xué)已將我們帶入量子計(jì)算機(jī)這一全新的信息時(shí)代。
1900年普朗克提出了量子概念；1905年愛(ài)因斯坦提出了光量子概念；1913年提出玻爾原子模型；1915年索末菲修改了玻爾模型；1918年玻爾提出對(duì)應(yīng)原理；1923年康普頓的X射線散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)光的粒子性；1924年德布羅意提出物質(zhì)波概念；1925年海森堡提出測(cè)不準(zhǔn)原理和矩陣力學(xué)；1926年奧地利物理學(xué)家薛定諤建立薛定諤方程，薛定諤、泡利各自獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)矩陣力學(xué)和波動(dòng)力學(xué)的等價(jià)性，狄拉克進(jìn)一步把矩陣力學(xué)和波動(dòng)力學(xué)統(tǒng)一起來(lái)，1932年計(jì)算機(jī)之父的馮·諾依曼也證明了矩陣力學(xué)和波動(dòng)力學(xué)的數(shù)學(xué)等價(jià)性。1927年，德布羅意和革末用實(shí)驗(yàn)證明了電子的波動(dòng)性，同年，G.P.湯姆遜通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明了電子的波動(dòng)性。玻爾對(duì)波粒二象性的研究、波恩的概率解釋、海森堡的不確定性構(gòu)成了量子力學(xué)哥本哈根的學(xué)派；1944年薛定諤在《生命是什么》中試圖把量子力學(xué)、熱力學(xué)和生命科學(xué)的研究結(jié)合起來(lái)，他預(yù)言生命系統(tǒng)中可能存在迄今未知的其他物理定律；1948年美國(guó)科學(xué)家根據(jù)量子理論發(fā)明了晶體管（1956年諾貝爾獎(jiǎng)）。1954年鮑林因?qū)瘜W(xué)鍵本質(zhì)的研究獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，1962年獲諾貝爾和平獎(jiǎng)；1966年馬利肯因提出分子軌道理論獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)；1981年日本科學(xué)家福井謙一提出前線軌道理論獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)；1981年霍夫曼提出分子軌道對(duì)稱守恒原理獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)；1998年波普爾因發(fā)展量子化學(xué)計(jì)算方法獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，使得根據(jù)需要進(jìn)行分子設(shè)計(jì)并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證成為可能。由于核能未用于和平目的，一大批國(guó)際頂尖物理學(xué)家轉(zhuǎn)行研究生物學(xué)，引發(fā)20世紀(jì)生物學(xué)革命。1990年將量子共振技術(shù)用于腫瘤早期診斷研究。2002年將量子化制劑用于各種疑難雜癥以及癌癥的治療。
曼哈頓計(jì)劃、阿波羅計(jì)劃和人類基因組計(jì)劃是20世紀(jì)人類科技發(fā)展史上的三大創(chuàng)舉。通過(guò)基因圖譜可從分子層次深入到電子的量子層次來(lái)治療人類的各種疑難之癥。約爾丹認(rèn)為突變是一種量子過(guò)程，為克里克和沃森提出DNA結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。連續(xù)的生命過(guò)程是非連續(xù)的量子事件構(gòu)成。人體在宏觀上遵循牛頓力學(xué)；微觀上遵循量子力學(xué)。細(xì)胞內(nèi)的生物化學(xué)過(guò)程都是由超分子體系來(lái)執(zhí)行，像DNA與RNA的合成、蛋白質(zhì)的表達(dá)與分解、脂肪酸合成與分解等，這些會(huì)涉及許多量子力學(xué)問(wèn)題。
不慬量子力學(xué)原理的醫(yī)務(wù)工作者將很難適應(yīng)醫(yī)學(xué)的發(fā)展。量子力學(xué)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中還有諸多語(yǔ)焉不詳之處，但隨著研究的深入，會(huì)變得越來(lái)越清晰。愛(ài)因斯坦認(rèn)為，當(dāng)知識(shí)的圓圈不斷擴(kuò)大時(shí)，未知的圓圈也在不斷擴(kuò)大。人體這個(gè)分子復(fù)合體遠(yuǎn)比單個(gè)分子復(fù)雜，量子醫(yī)學(xué)的研究將會(huì)遇到許多困難。
1982年法國(guó)物理學(xué)家證實(shí)了微觀粒子之間存在量子糾纏現(xiàn)象。同源的兩個(gè)微觀粒子不管被分開(kāi)多遠(yuǎn)，對(duì)一個(gè)粒子擾動(dòng)，另一個(gè)粒子即刻知道。量子糾纏證實(shí)了超距作用的存在，宇宙是不可分割的和有聯(lián)系的整體。量子糾纏也證明了微觀粒子具有意識(shí)，物質(zhì)和意識(shí)是宇宙中萬(wàn)事萬(wàn)物的兩個(gè)不同側(cè)面。意識(shí)是物質(zhì)的一個(gè)根本特性。物質(zhì)和精神（意識(shí)）是統(tǒng)一不可分割的?？茖W(xué)家認(rèn)識(shí)到在大腦神經(jīng)層次上無(wú)法解釋意識(shí)，意識(shí)是在大腦的微觀下出現(xiàn)的，即要研究意識(shí)就要在微觀的量子的層次上進(jìn)行研究。“心理是大腦的生理機(jī)能” 正在被顛覆。如果人的眼睛能夠看到微觀，那么就可以看見(jiàn)意識(shí)的存在。量子力學(xué)可描述微觀粒子的物質(zhì)的一面，意識(shí)那一面則無(wú)法用量子力學(xué)描述。這個(gè)新世界觀會(huì)導(dǎo)致科學(xué)和宗教界限的消失。
汪小波，四川省夾江中學(xué)退休教師，四川省特級(jí)教師。曾任多屆夾江縣政協(xié)常委、夾江中學(xué)教科室主任。曾獲樂(lè)山市優(yōu)秀人才、樂(lè)山市優(yōu)秀教師、夾江縣首屆名教師等稱號(hào)。發(fā)表論文論著80多篇（部），有多個(gè)教育科研課題獲省市成果。
趙文碧，四川省青神縣河壩子人，三蘇文學(xué)社社長(zhǎng)、主編，擅長(zhǎng)寫(xiě)散文與地方傳說(shuō)，代表作品有《火燒玉蟾寺》、《丞相敬師》等，作品常見(jiàn)于《三蘇文學(xué)》微信公眾號(hào)、江山文學(xué)網(wǎng)、都市頭條、金榜頭條、美篇、百度等。
三蘇文學(xué)將在每年年底評(píng)選當(dāng)年三蘇文學(xué)的優(yōu)秀作者，按投稿量、瀏覽量、評(píng)論數(shù)、獲精次數(shù)、上紅榜各占25％，前三名將獲得精美榮譽(yù)證書(shū)及至尊獎(jiǎng)杯，并同時(shí)在《三蘇文學(xué)》微信公眾號(hào)、都市頭條、金榜頭條、今日頭條、百度等平臺(tái)廣泛頒布彰顯榮耀，到時(shí)可以做現(xiàn)場(chǎng)頒獎(jiǎng)活動(dòng)。歡迎文學(xué)老師們踴躍參加、積極支持、互相轉(zhuǎn)告。
