第二章从世纪之争到量子通信课件.pptxVIP

量子通信与量子计算;一张传说中集中了地球上三分之一智慧的照片;学术背景 一、1924年，德波罗意（32岁）提出波粒二象性； 1925年，海森堡（24岁）建立矩阵力学； 1925年，泡利（25岁)提出了泡利不相容原理; 1926年，薛定谔（39岁）建立波动力学； 1926年，狄拉克（24岁）证明矩阵形式与波动形式是等价的； 1926年，玻恩（44岁)给出波函数的概率诠释，认为薛定谔 关于波函数是对物质波的直接表述是错误的； 1927年，海森堡（26岁）提出不确定原理。 1927年，玻尔(42岁）提出互补原理。 二、1927年10月在布鲁塞尔召开的第五届索尔维会议上玻恩和海森 堡声称，“量子力学是一种完备的理论，它的基本的物理假说和 数学假说是不能进一步加以修订的”。 在这场会议上，爱因斯坦正式发起了对哥??哈根学派的论战， 这场著名的论战, 是物理学史上持续时间最长、争论最激烈和 最富有哲学意义的论战, 被称为是一场关于物理学灵魂的论战。 ;爱因斯坦与玻尔的争论，是物理学史上持续时间最长、争论最激烈和最富有哲学意义的争论之一。他们间的争论开始于1920年4月，这次争论的具体内容在本书有关玻尔那一节曾有过描述。玻尔虽然在争论中因企图放弃能量守恒的普适性而被证明是错误的一方，但玻尔强调要同经典物理观念作彻底决裂的说法，后来被证明是很正确的。 此后，在玻尔身边集结了一批极有才华而又具有极强批判能力的年青人，他们在玻尔的领导下，使量子力学取得了长足的进展。1926年6月，德国物理学家玻恩提出了波函数的统计解释。这一解释的主要精神是说由量子力学波动方程求解，只能得到运动过程一个确定的几率，而不能再象牛顿力学那样给出确定的值。但自从牛顿以来，人们一直习惯于牛顿的理论，这种理论告诉我们，只要知道了粒子在某一时刻的位置和速度，并给出作用于该粒子的力，则根据牛顿第二定律所给出的方程求解，我们就可以精确知道粒子以后任何时刻的位置和速度。例如我们可以精确算出哈雷慧星于85年11月8日将在我国广大地区上空出现，也可以算出几十个世纪以后地球、月亮和太阳之间的精确位置等等。而现在玻恩宣布，我们对基本粒子的了解与经典物理不同，我们只能知道某个粒子出现在某处的可能性或者是三分之一，或者是二分之一。 ;微观粒子的这些极为奇异的特性，引起了物理界的激烈的争论。1927年9月，在意大利迷人的科摩湖畔召开了纪念伏打逝世一百周年大会，玻尔参加了这次国际物理学会议。会议上，玻尔以《量子公设和原子论的必威体育精装版发展》为题作了讲演。玻尔指出微观粒子现象的任何观测，都必然使得粒子和测量仪器间存在原则上不可控制的相互作用，因而我们不可能使微观粒子的波动性和粒子性在同一实验中表现出来，因而必然得出测不准关系。这样，粒子性和波动性，位置和速度，以及能量和时间这些概念是互相排斥的，但在描述同一微观现象时，这些互斥的概念又是互相补充，缺一不可的。而且，只有它们互相补充，我们才能够得到隐藏在实验后面的完备的描述。这就是被哥本哈根学派推崇备至的互补原理。依照这一原理，玻尔指出：通常意义下的因果性问题不复存在了。;虽然玻尔小心翼翼地说，相对论改变了空间和时间的观念，现在量子论将改变传统的因果概念；相对论指出同时性的确定离不开参考系的选择，现在量子论则指出在微观领域里不能忽视仪器对微观客体的作用，所以，在这儿，我们发现自己正同爱因斯坦走着相同的道路，但玻尔的讲演，仍然使大多数与会者震惊、困扰、愤怒。有一些人极力反对玻尔的理论，另一些人则不习惯、不喜欢玻尔的解释方式。;爱因斯坦与哥本哈根学派争论焦点： 概率诠释：在爱因斯坦的世界观中, 世界是客观存在的, “相信有一个离开知觉主体而独立的外在世界, 是一切自然科学 的基础 。”宇宙的一切遵循自己的既有轨道, 根本就看不到概率 的影子。这个世界是严格遵循因果律的。因此爱因斯坦认为, 量 子力学还不完善, 只是给出运动概率的量子力学是一种最终的完 善的量子力学的暂时形式。他说: “量子力学固然是堂皇的, 可是 有一种内在的声音告诉我, 它还不是那真实的东西。这理论说得很多, 但是一点也没有真正使我们更加接近 于上帝的秘密。我无 论如何深信上帝是不掷骰子的。” 玻尔还击道；“爱因斯坦，别去指挥上帝应该怎么做！” 在这届会议上，每天早上爱因斯坦和玻尔碰面，都会提一个思 想实验，但都会在晚饭时被玻尔化解。最终，爱因斯坦败下阵来，越来越多的科学家转向哥本哈根学派。