劉戰軍：關於「量子」之五——你見過量子嗎？

作者 劉戰軍

作者簡介：劉戰軍，歷任戰士、班長、排長、參謀、軍副處長、團副政委、師後勤部政委。後轉業，2005年退休。

關於「量子」之五

《雄師勁旅子弟兵》平台的戰友主編說，想在平台增加一個科普欄目，約我寫點什麼。正好新聞中有「墨子」衛星實現量子通信的消息，我就寫了幾篇個人學習體會。有人提出這幾篇文章有點不成系統。確實是這樣，因為事先並沒有統籌，只是東一鱗西一爪地想到哪寫到哪，現在也改不了啦。索性就順其自然，我盡量每一篇談一個方面的體會，雖然也不知道對錯，但願能對理解這個東西起到拋磚引玉的作用，哪怕是能起消遣的作用也好，因為夕陽紅中也需要點接地氣、與時俱進的話題。

量子理論是普朗克在1900年提出的，第一個量子也是他在同年發現的。但關於量子的現象卻是很早就提出、而且熱議、甚至說有過激烈的論戰都不為過，因為它一直伴隨著現代物理學的發展而發展。遠在17世紀，牛頓在確立經典力學定律時，世界上就有一群科學家對物理現象進行解釋，提出各種假設、學說，還進行各種實驗；在召開的國際會議上，演示自己的實驗結果，對這個結果發表自己的見解和論文。有資料說，有時會場氣氛十分火爆，一位剛講完，另一位馬上站起來批駁。開始語言還很紳士，後來有時也不講修飾了。其中有一個爭論了幾個世紀的、大家都熟悉的話題，就是光的「粒子說」 和 「波動說」之爭。歸納起來簡單說，光的反射，證明光的粒子性，現在潛水艇上的潛望鏡就是鐵證；而光的衍射，證明了光的波動性，現在的雷達也是鐵證。在17世紀，為了驗證自己的實驗，有的人還「順便」製造了一些工具，比如顯微鏡。就是牛頓的理論，也是在與死對頭爭論中修改、完善的。另外，那時的許多科學家，當時的生活條件是很清苦的，一方面得養家糊口，另一方面還得孜孜追求自己的理論。那年我們到瑞士的伯爾尼，看到了愛因斯坦的故居，還是個比較普通的房屋，想到他為了得到3萬多元的諾貝爾獎，只好同意不提相對論，因為他太需要那筆錢來兌現他對前妻的承諾。而在布拉格的伏爾塔瓦河畔的咖啡館，我們也到愛因斯坦常坐的地方，喝一杯咖啡。在那裡，我突然想到，他來喝一杯，不是為了解渴，而是在這裡思考、記錄他的學問吧。17世紀的論戰，誕生了牛頓的理論，築就了歷史的輝煌，牛頓先生無疑是偉大的人物，但現在看，準確地說，牛頓應是偉大的代表人物，他的輝煌里有他同事的光芒，也有他對手的閃光！那應當是一個偉大的時代，現代科學技術就是從那時開始的。

那時的爭論依然在繼續，爭論的結果是：光即有粒子性，也有波動性！其實這也是對量子做了詮釋。這個結論基本得到公認時，物理界的爭論又掀起了一個高潮，這就是20世紀初，愛因斯坦的相對論和普朗克的量子理論相繼問世。他們的理論，使人類的認識又達到了新的輝煌，他給我們帶來的好處，怎麼評價也不過份，不信我們就拭目以待。而這個高潮給人們帶來的衝擊著實不小，以至於到現在人們還疑問多多。據說愛因斯坦的相對論發表時，全世界只有三個人能看懂。看不懂，這是他的理論七次申請諾貝爾獎通不過的原因。因為每一獎項都要有一位相應的專家審查，而審查者看不懂、又無法檢驗，不通過就無可非議了。我查了一些資料，量子理論，如果做正常的解釋，可能有大量的數學公式，而數學公式用通俗的大眾語言，可能很難做出既專業又嚴謹的說明。所以有人說「量子力學壓根兒是不可理解的。」「讓公眾真的搞懂它，那是不可能的事。」而試圖要進行解釋說明的，真弄懂的可能也不多。象我這樣傻大膽談體會的，實在是不知道對不對。那麼你見過量子嗎？我想正確的回答是，即見過又沒見過。因為作為單個的量子，實在是太小，讓我們「看不見摸不著」，但如果它成群的話，我們都見過，因為光就是「光量子」！我們睜開眼睛看到的光是光量子，我們不睜眼睛，也能感受到光量子。因為光分可見光和不可見光。光其實既是粒子也是一種熱幅射波，太陽、恆星都是幅射源，甚至溫度高於K氏零度以上的所有物體都是幅射源。K氏零度相當於攝氏負273度多一點。這個溫度好像是計算出來的，因為人類永遠達不到，所以又號稱是「絕對零度」。只有在絕對零度的條件下，宇宙才會「停擺」、沉寂、「死亡」。人體的溫度在攝氏36度左右，在黑暗中，他幅射出來的不是可見光，而是紅外光，所以熱成像儀是能檢測出來的。光量子既是可見的又是不可見的，既有粒子性又有波動性。如果理解了光量子的這幾重性同時存在，你就會明白需要改變的是我們的思維認知模式，客觀事物的性質是多重的，絕不是單一的。如今，量子通信給我們帶來了驚喜，其實量子理論早就讓我們嘗到了甜頭。比如納米技術、互聯網技術、核能技術、計算機技術、DNA、基因測序、轉基因等等，如果沒有量子理論做支撐，這些技術都是不可想像的。現在的量子通信只不過是其中的之一罷了。從這也可以看出一項基礎性的、突破性的科研成果，會給人類帶來多麼大的福祉。

現在，許多人都會使用電腦和手機，對其原理多數人大概也就知道個ABC，有多少真正懂得並十分清楚的？對不專門研究者，我們當個「傻瓜」，會用就行了。當然時代也需要潘建偉他們，他們是時代的先驅，是時代的弄潮兒，向他們致敬！

註：不知不覺寫第五篇了，編個號吧。

2017、9、2於哈爾濱

百度圖片

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