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知识百科|物理世界，正因量子的存在，更为神秘


知识百科|物理世界，正因量子的存在，更为神秘
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本文参加*** #科学了不起# 系列征文赛 。
超低温原子系统正在突破已知物理学的边界 ， 甚至可能为量子计算奠定基础 。 三月初 ， 《科学美国人》(Scientific American)完成了激动人心的珍藏版《量子宇宙》(Quantum Universe)的最后润色 ， 该版将于今年在报摊上发售(这并不是个巧妙的广告) 。
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在为那期杂志收拾整顿和编纂各种各样的文章时 ， 我留意到了量子物理学领域的一个共同主题：从观测的角度来看 ， 我们对量子宇宙的掌握是脆弱和短暂的——当你试图观察量子纠缠的那一刻 ， 波函数就崩溃了 。 恰是由于这种现象 ， 研究职员才迫切地想要想出新的方法来收集量子丈量数据 。 因此 ， 超低温量子物理这门学科已经被证实是一个非常令人满意的研究方向 。
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正如卡梅拉·巴达维·卡拉汉（Karmela Padavic-Callaghan）在本期封面故事中所写的那样 ， 研究职员可以操作超低温的原子 ， 并将它们用作量子系统的模型(参见“你听说过的最酷的物理学/The Coolest Physics You’ve Ever Heard Of”) 。 能够对量子实验有如斯的控制 ， 是十分令人欣慰的 。
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本期的其他文章中 ， 行星科学家卡罗琳·波尔科(Carolyn Porco)与卡尔·萨根(Carl Sagan)讨论了从太空拍摄地球的照片(参见“闻名的浅色蓝点图像是如何形成的”/How the Celebrated ‘Pale Blue Dot’ Image Came to Be) ， 而诺拉·泰勒·里德(Nola Taylor Redd)则报道了另一张引人注目的星系图像：两个合并的黑洞向视野中喷射出漩涡状的尘埃和气体(参见“遇见Spikey ， 一对可能合并的超大质量黑洞/Meet ‘Spikey,’ a Possible Pair of Merging Supermassive Black Holes”) 。 的确 ， 宇宙中的一些东西会是非常详细的 。
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本文最初发表在SA空间与物理3,2(2020年4月)上 ， 标题为“最为变幻莫测的领域” 。
相关知识
量子力学（英语：quantum mechanics）是物理学的分支学科 。 它主要描写微观的事物 ， 与相对论一起被以为是现代物理学的两大基本支柱 ， 很多物理学理论和科学 ， 如原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学以及其它相关的学科 ， 都是以其为基础 。
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1927年第五次索尔维会议 ， 此次会议主题为“电子和光子” ， 世界上最主要的物理学家会萃在一起讨论新近表述的量子理论 。
19世纪末 ， 人们发现旧有的经典理论无法解释微观系统 ， 于是经过物理学家的努力 ， 在20世纪初创立量子力学 ， 解释了这些现象 。 量子力学从根本上改变人类对物质结构及其相互作用的理解 。 除了透过广义相对论描写的引力外 ， 迄今所有基本相互作用均可以在量子力学的框架内描述（量子场论） 。
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普朗克定律（绿）、维恩定律（蓝）和瑞利-金斯定律（红）在频域下的比较 ， 可见维恩定律在高频区域和普朗克定律相符 ， 瑞利-金斯定律在低频区域和普朗克定律相符 。


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