量子力學誕生百年，物理學家盛大慶祝

量子力學在100年前誕生，如今物理學家們正展開一場全球性、為期一年的慶祝活動。

1927年，物理學家們聚集在布魯塞爾的索爾維物理學會議，討論量子力學的最新理論。許多重要人物出席了這場會議，包括沃納·海森堡（後排右起第三位）和埃爾溫·薛定諤（後排右起第六位），阿爾伯特·愛因斯坦則坐在前排中央。（圖片來源：Pictorial Press Ltd./Alamy Stock Photo，作者：Emily Conover，17小時前）

一個世紀前，科學邁入了量子時代。為了慶祝這一里程碑，物理學家們正在舉辦一場全球性的、長達一年的盛會。1925年，量子力學——這一描述極小尺度下違反直覺的物理規則的科學理論，開始在物理學家們的腦海中成形。從那一年起，一系列具有里程碑意義的論文奠定了該理論的框架。此後，量子物理學滲透到了廣泛的科學領域——解釋了元素週期表、恆星的生死等等——並催生了從雷射到智慧型手機等各種技術。

為了紀念這一百年的進展，聯合國將2025年定為「國際量子科學與技術年」，物理學家們正在慶祝這一時刻。慶祝活動於2月4日在巴黎的開幕式中拉開帷幕，並將在全年持續進行，包括科學會議、公開演講等。其中，3月在加州阿納海姆舉行的美國物理學會全球物理峰會上的「量子嘉年華」活動，將有實地操作活動和展示。

大約從1900年開始，各種實驗和理論進展開始揭示令人困惑的量子領域的蛛絲馬跡。隨後，1925年德國物理學家沃納·海森堡發表的一篇論文，以及隨後奧地利物理學家埃爾溫·薛定諤等其他人的論文，將這些零散的線索整合為一幅完整的圖景。

墨西哥國立自治大學物理研究所的理論物理學家安娜·瑪麗亞·塞託表示：「我們至今仍在使用1925年和1926年發表的那些方程式。它們帶來了大量的理論成果、實驗成果和技術應用。」隨之而來的量子革命成為了現代物理學的重要基礎。

伊利諾伊大學厄巴納 - 香檳分校的量子物理學家史密斯·維什維什瓦拉說，在那些至關重要的年份裡，「一種全新看待自然的方式的基礎得以鞏固。」根據這種新的自然觀，物質以微小的、離散的能量包，即量子的形式吸收能量。奇怪的是，看似不相關的物體可以發生糾纏，它們的性質透過一種無形的聯絡相互關聯。海森堡在1927年提出的不確定性原理指出，不可能精確地同時確定一個物體的速度和動量。1935年，薛定諤的貓這一著名的科學寓言，形象地說明瞭被稱為疊加態的奇怪量子狀態，在這個寓言中，一隻假設的貓既是死的又是活的。在過去的一個世紀裡，這些奇異的現象不僅滲透到了科學領域，也進入了大眾的想像之中。

《科學新聞》採訪了參與今年慶祝活動的塞託和維什維什瓦拉，以下是經過編輯以保持長度和清晰度的問答內容。

《科學新聞》：量子物理學在今天有什麼重要性？

塞託：在這100年裡，量子物理學已成為當代物理學的主要領域之一，如果不是最主要的領域的話。很難找到物理學中的某個領域或某個問題，是量子力學不起作用的，尤其是現在我們正在研究規模越來越小或時間越來越短的系統。因為量子現象正是在這些地方真正顯現出來。

《科學新聞》：有哪些技術應用？

維什維什瓦拉：半導體技術、核磁共振成像、量子計算、雷射——所有這些都源於對量子物理學的理解。要建立智慧型手機中的基本電路元件，你絕對需要在量子層面上理解原子、元素和化合物。

《科學新聞》：國際量子科學與技術年的目標是什麼？

維什維什瓦拉：一是真正提高公眾對量子科學奇蹟以及它如何影響我們日常生活的認識。有60多個國家參與其中，所以這真的是一場全球性的慶祝活動。除了提高公眾意識和凝聚不同群體之外，我認為它還以一種我有生之年未曾見過的方式，將全球各地、不同行業的人聚集在一起。

《科學新聞》：量子物理學以神秘著稱——真的是這樣嗎？

維什維什瓦拉：它絕對是神秘的。我認為這正是它的魅力所在，因為我們都喜歡神秘的事物。在流行文化中，它已經很有吸引力了。現在「量子」成了一個超酷的詞，就像漫威角色「蟻人」進入了量子領域。

《科學新聞》：量子物理學中仍有哪些未解之謎？

塞託：我們仍然缺乏一些能讓我們看到全貌的基本要素。糾纏的物理原因是什麼？海森堡不確定性原理中所表達的不確定性的物理原因是什麼？這並不是說它無法被理解，因為這不是魔法，這是物理學。我們只需要繼續研究。