《大家说物理》第二期抖音开播，薛平教授分享神奇的量子物理
近期，中国物理学会和北京师范大学科学教育研究院联合打造的“科学1小时”系列科普活动——“大家说物理”第二期在@中国物理学会 官方抖音号开讲。本次直播邀请到了清华大学物理系低维量子物理国家重点实验室教授、中国物理学会科普工作委员会副主任薛平为大家科普量子物理知识。
薛平从物理科学的发展史谈起，讲述量子物理的起源。他介绍，随着海王星的发现以及电磁理论解释了波动光学，19世纪末经典物理的大厦基本建成，但黑体辐射却成了物理学晴朗天空中的一朵乌云。后来在1900年12月14日，德国物理学家普朗克首次提出“量子”的概念，假定振子的能量“不连续”，从理论上推出了与实验数据完美符合的普朗克公式，解释了黑体辐射。
薛平告诉大家，一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把最小单位称为量子。而且量子化现象主要表现在微观物理世界，同以牛顿力学为代表的经典物理有根本的区别。
量子现象美妙而神奇，完全改变了人类对自然的认知。薛平介绍，光量子理论揭示了光的本质是既具有波动性，又具有粒子性，即波粒二象性;微观粒子可以具有崂山道士的“穿墙术”，实现量子隧穿;量子可处于既“生”又“死”的叠加状态，即所谓“薛定谔猫”实验;微观粒子的位置和动量不能同时测准，人们发现不确定性原理;微观粒子彼此相互作用时，只能述整体系统的性质，体现量子纠缠。
量子力学是上个世纪最伟大的科学发现之一。它不仅改变了人类认识自然的基本观念，也在如今的信息技术领域中有着广泛的应用。比如现代IT的源点在于科学家根据固体量子理论发现了取代传统电子管的晶体管和集成电路等。再如人们利用巨磁阻效应，使硬盘存储器的存储密度提高了超过4个数量级，帮助手机等在日常生活中日益普及。
薛平认为，量子通信、量子计算、量子精密测量等会对信息安全、高性能计算、人工智能、超高速超低功耗集成电路、军事目标探测、材料模拟等方面产生重大影响，甚至会引起颠覆性技术的革命。其中，在量子材料方面，以薛其坤为首的清华大学和中科院物理所的研究团队，用前所未有的磁性掺杂拓扑绝缘体，在实验上验证了反常量子霍尔效应，堪称首次中国实验室里的诺贝尔奖级成果。
在直播最后，薛平带领大家做了总结与展望。他认为，量子现象的发现完全改变了人类对自然的认知和生活方式，并且量子领域将持续成为新发现和新技术的源泉，是科技的核心竞争力。薛平还为中小学生们推荐了《奇妙量子世界》、《量子传》等书籍，希望同学们在中学能培养起对物理学的兴趣。
据悉，《科学1小时》系列科普活动旨在聚集国内顶尖的高校和科研机构、优秀的科学家和老师等资源，激发青少年的好奇心，培育具有未来科学家潜质的青少年。本期“神奇的量子物理”是《科学1小时》系列节目的第二期。接下来，中国物理学会邀请更多的科学家、大学生、物理爱好者等参与分享并通过抖音直播，带领大家了解前沿的物理实验，普及有趣的科学知识。
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