量子概念范文
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篇1
關鍵詞:量子力學;量子測量;偏振
中圖分類號:O413.1 文獻標識碼:A 文章編號:1000-0712(2016)03-0005-03
量子力學是近代物理學的基礎,并且其應用領域已延伸至化學、生物等許多交叉學科當中,這一課程已成為當今大學生物理教學中一個極為重要的組成部分.由于量子力學主要是描述微觀世界結構、運動與變化規律的學科,微小尺度下的許多自然現象與人們日常生活經驗相距甚遠,量子力學的概念有悖于人們的直覺,難以被初學者接受.如果在教學中能夠結合具體的物理實驗,從現象到本質引導學生思考,就可以使抽象的量子概念落實到對具體實驗現象的歸納總結上來.偏振光實驗是一個現象直觀而且學生容易操作的普通物理實驗,在學生掌握的已有知識基礎上,進行新內容的教學,符合初學者的認知規律.利用光的偏振現象來闡述量子力學基本概念已被一些國內外經典教材采納,如物理學大師狄拉克所著的《量子力學原理》[1],費因曼所著的《費因曼物理學講義》[2],曾謹言教授所著的《量子力學卷1》[3],趙凱華、羅蔚茵教授合著的《量子物理》[4]等教材.在本文中,筆者結合自己的教學體驗,著重從可觀測量和測量的角度來考慮問題,在以上經典教材的基礎上,進一步整理和挖掘光子偏振所能體現的量子力學基本概念.從量子力學的角度對偏振實驗現象進行分析,使同學們對態空間、量子力學表象、波函數統計解釋、態疊加原理等量子力學概念有一個直觀形象的認識,領會量子力學若干基本假定的內涵思想.最后,從量子角度分析了一個有趣的偏振光實驗,加深學生對量子力學基本概念的理解,并展示了量子力學的奇妙特性.
1偏振光實驗的經典解釋
如圖1(a)所示,沿著光線傳播的方向,順次擺放兩個偏振片P1、P2.光束經過P1后變為與其透振方向一致且光強為I0的偏振光.兩偏振片P1和P2的透振方向之間夾角為θ,由馬呂斯定律可知,透過偏振片P2的光的強度為I0cos2θ.按照經典的光學理論,此現象可理解如下:在一個與光傳播方向垂直的平面內選定一個xy平面直角坐標系,這里為了描述問題的方便,選定x軸沿P2的透振方向.如圖1(b)所示,透過偏振片P1的光電場矢量E可分解為兩個分量:沿x方向振動的電場矢量Ex和沿y方向振動的電場矢量Ey.偏振光照射到P2偏振片時,投影到y方向的電場矢量被吸收,投影到x方向的電場矢量透過,振幅增加了一個常數因子cosθ,因而強度變為原來的cos2θ倍,這正是馬呂斯定律所給出的結果.
2偏振光實驗體現的量子力學概念
下面我們由偏振光的實驗現象出發,引出量子態、態空間等量子概念,并用量子力學的語言來描述單個光子與偏振片發生相互作用的過程,討論在多個光子情況下的量子行為與馬呂斯定律的一致性.
2.1量子態
從實驗得知,當線偏振光用于激發光電子時,激發出的光電子分布有一個優越的方向(與光偏振方向有關),根據光電效應,每個電子的發射對應吸收一個光子,可見,光的偏振性質是與它的粒子性質緊密聯系的,人們必須把線偏振光看成是在同一方向上偏振的許多光子組成,這樣我們可以說單個光子處在某個偏振態上.沿x方向偏振的光束里,每個光子處在|x〉偏振態,沿y方向偏振的光束中,每個光子處在|y〉偏振態.假設我們在實驗中把光的強度降到足夠低,以至于光子是一個一個到達偏振片的.在圖1所示的例子中,通過P1偏振片的光子處在沿P1透振方向的偏振態上,如果P2與P1透振方向一致(θ=0),則此光子完全透過P2,如果P2與P1透振方向正交(θ=π/2),則被完全吸收.如果P1與P2透振方向之間角度介于兩者之間,會是一種什么樣的情形,會不會有部分光子被吸收,部分光子透過的情況發生,但是實驗上從來沒有觀察到部分光子的情形,只存在兩種可能的情況:光子變到量子態|y〉,被整個吸收;或變到量子態|x〉,完全透過.下面我們用量子力學的語言來描述單個光子與偏振片發生相互作用的過程,引入量子測量、態空間、表象、態疊加原理、波函數統計解釋等量子概念.
2.2量子測量、態空間、表象
單個光子與偏振片發生相互作用的過程,可以看成是一個量子測量的過程,偏振片作為一個測量裝置,迫使光子的偏振態在透振方向和與其相垂直的方向上作出選擇,測量的結果只有兩個,透過或被吸收,透過光子的偏振方向與透振方向一致,被吸收光子的偏振方向與透振方向垂直,可見光子經過測量后只可能處在兩種偏振狀態,這正是量子特性的反應.在量子力學中,針對一個具體的量子體系,對某一力學量進行測量,測量后得到的值是這一力學量的本征值,我們稱它為本征結果,相應的量子態坍縮到此本征結果所對應的本征態上,所有可能的本征態則構成一組正交、規一、完備的本征函數系,此本征函數系足以展開這個量子體系的任何一個量子態.很自然,我們在這里把經過偏振片測量后,所得到的兩種可能測量結果(透過或吸收)作為本征結果,它們分別對應的兩種偏振狀態,此兩種偏振狀態可以作為正交、規一、完備的函數系,組成一個完備的態空間,任何偏振態都可以按照這兩種偏振態來展開,展開系數給出一個具體的表示,這就涉及到量子力學表象問題.在量子力學中,如果要具體描述一個量子態通常要選擇一個表象,表象的選取依據某一個力學量(或力學量完備集)的本征值(或各力學量本征值組合)所對應的本征函數系,本征函數系作為正交、規一、完備的基矢組可以用來展開任何一個量子態,展開系數的排列組合給出某一個量子態在具體表象中的表示.結合我們的例子,組成基矢組的兩種偏振狀態取決于和光子發生相互作用的偏振片,具體說來是由偏振片的透振方向決定.在具體分析問題時,為了處理問題的方便,光子與哪一個偏振片發生相互作用,在數學形式上,就把光子的偏振狀態按照此偏振片所決定的基矢組展開,這涉及到怎么合理選擇表象的問題.
2.3態疊加原理、波函數統計解釋
以上簡單的試驗也可以作為一個形象的例子來說明量子力學中的態疊加原理.態疊加原理的一種表述為[5]:設系統有一組完備集態函數{φi},i=1,2,...,t,則系統中的任意態|ψ〉,可以由這組態函數線性組合(疊加)而成(1)另一種描述為:如果{φi},i=1,2,...,t是體系可以實現的狀態(波函數),則它們的任何線性疊加式總是表示體系可以實現的狀態.在我們的例子中,任何一個偏振片所對應的透振態和吸收態構成完備集態函數,任何一個偏振態都能夠在以此偏振片透振方向所決定的基矢組中展開,參照圖1所示,通過偏振片P1的偏振態可以在以偏振片P2透振方向所決定的基矢組{|x〉,[y)}中表示為(2)相反,|x〉、|y〉基矢的任意疊加態也都是光子可能實現的偏振態.量子力學還假定,當物理體系處于疊加態式(1)時,可以認為體系處于φi量子態的概率為|ci|2.從前面的分析我們知道,當用偏振片P2對偏振態|P1〉進行測量時,此狀態隨機地坍縮到|x〉偏振態或|y〉偏振態,坍縮到|x〉偏振態的概率為cos2θ,也就是單個光子透過偏振片的概率,多次統計的結果恰好與馬呂斯定律相對應,這充分體現了波函數的概率統計解釋.
3典型例子
在教學中我們可以引入一個有趣形象的例子,進一步加深對量子力學基本概念的理解.如圖2(a)所示,一束光入射到兩個順序排列的偏振片上,偏振片P3的透振方向相對于偏振片P1的透振方向順時針轉過90°角,我們不妨在一個與光傳播方向垂直的平面內選定一個xy平面直角坐標系,P1的透振方向沿x軸,P3的透振方向沿y軸.光通過偏振片P1后變成光強為I0的偏振光,偏振方向與偏振片P1透振方向平行,但與P3的透振方向垂直,則光完全被偏振片P3吸收,不能透過.下面我們將看到一個有趣的現象,在偏振片P1和偏振片P3間插入一個偏振片P2,其透振方向在P1和P3之間,這時光竟可以透過P3偏振片.對此試驗,我們可由馬呂斯定律給出經典的解釋.我們不妨設P2的透振方向相對于P1順時針轉過45°角,通過偏振片P1后,變為光強是I0的偏振光,且偏振方向與P1透振方向一致;再通過偏振片P2后,光強變為I0/2,偏振方向沿順時針轉過45°角,與偏振片P2透振方向一致;最后通過偏振片P3后,光強進一步減弱為I0/4,偏振方向又沿順時針改變45°角,與偏振片P3透振方向一致.可以看到一個有趣的現象,雖然介于偏振片P1和P2間的光束其偏振方向與偏振片P3的透振方向正交,但最后透過偏振片P3的光束其偏振方向卻恰恰沿偏振片P3的透振方向,這正是中間偏振片P2所起的作用.下面用我們前面分析偏振光與偏振片相互作用過程中,所建立起來的量子概念給出具體解釋.取直角坐標系xy,x軸沿偏振片P1的透振方向,基矢組為{|x〉,[y)};由偏振片P2的透振方向所決定的基矢組為{|x'〉,[y')},其透振方向沿x'方向,如圖3所示,兩組基矢之間的關系可表示為(3)由偏振片P3所決定的基矢組仍為{|x〉,|y〉},不過透過的光子處在|y〉基矢態.光子透過偏振片P1后,其偏振狀態處在|x〉態,由式(3),此狀態可以按P2的基矢組展開為(4)根據式(4),經過P2偏振片的測量,光子有1/2的概率坍縮到|x'〉態,光子透過P2,有1/2的概率坍縮到|y'〉態,光子被吸收.由式(3),|x'〉態在由偏振片P3所決定的基矢組同樣展開為3的測量下,偏振狀態發生改變,有1/2的概率坍縮到|y〉態,透過偏振片,有1/2的概率坍縮到|x〉態,被偏振片吸收,總體來說透過偏振片P1的光子有1/4的概率透過偏振片P3,與經典的馬呂斯定律相一致.特別注意到光子透過偏振片P1后,狀態為|x〉態,與|y〉態正交,沒有|y〉態的組分,但光子透過偏振片P3后卻正處在|y〉態,這充分體現了測量可以使量子態改變的量子假定,展示了量子測量的奇妙特性.
4總結
結合對偏振光實驗的量子解釋,我們分析了若干重要的量子力學概念.但嚴格說來,光子的問題不屬于量子力學問題,只有在量子場論中才能處理.采用光子的偏振情形來討論某些量子概念,理論上雖稍欠嚴謹,但如上文所述,確實能夠直觀形象地反映量子力學中的若干基本假定,使抽象的量子力學概念落實到對具體實驗的分析中來,易于被初學者接受,我們不妨在學生開始學習量子力學時引入此例,有助于學生理解抽象的量子概念,領會量子力學的思維方式.
參考文獻:
[1]狄拉克.量子力學原理[M].北京:科學出版社,1966.
[2]費因曼.費因曼物理學講義[M].上海:上海科學出版社,2005.
[3]曾謹言.量子力學卷1.[M].北京:科學出版社,2006.
[4]趙凱華,羅蔚茵.量子物理[M].北京:高等教育出版社,2001.
篇2
父母怎樣才能最有效地利用和孩子在一起的時間呢?
有效地提高時間質量
一般認為和學齡前兒童在一起的“質量時間”就是坐下來和他們玩拼圖游戲、給他們讀故事書,總之是適合他們的年齡的活動,越有教育意義越好。
其實,在一個父母都要繁忙工作的家庭中,孩子最缺少的不是和大人一起玩游戲、學知識的時間,而是給大人當“學徒”的時間。因為他每天9個小時的時間都在和幼兒園的阿姨、小朋友們玩這樣那樣的游戲,學這樣那樣的知識。他們需要的是接觸社會,去看郵遞員投信,看小學生上下學,和你一起買東西,一起清洗地板、給花澆水,或者就是簡單地和疲倦的你一起在沙發上躺著,對他們來說可能就是最大的快樂。
而且,就算你坐下來和他們玩拼圖,任何一個超過3歲的孩子都會很清楚你并不是喜歡玩,你只是在履行一種責任。相反,一天不見的孩子,如果你讓他跟著你參與你的活動,他才會真正感到你是喜歡和他在一起的,這一點對于和孩子相處時間更少的爸爸最為重要。“小家伙,和我一起修理自行車去!”大多數孩子聽到這句話,都會興高采烈地跟在你后面。
質量時間與孩子的自我娛樂
不同年齡、不同性格的孩子在自我娛樂方面有很大差別,想自己玩的孩子自然會自己玩,這時你千萬不要再去絮絮叨叨、指手畫腳地去教他們了。你的工作只是鼓動和欣賞而已。陪伴孩子并不是非要做點什么、說點什么,你完全可以讓孩子在你旁邊玩他的東西,而你的事情。不要認為這樣做還不如放他們進單獨的孩子游戲室,對7、8歲以下的孩子來說,就算在玩,他們也不愿意完全離開你,如果你不在,反倒會因為經常想找你而中止自己的游戲。
不要打斷孩子的自娛自樂,比如孩子的積木還剩兩塊就擺完的時候就催他去洗澡之類。你不能指望孩子的活動完全符合你的時間安排。
質量時間與電視機
大多數家長都抵抗不住一種省事省力的誘惑:把電視和錄像作為孩子的“保姆”。也難怪,工作一星期的父母,堆了一星期的活等到星期六來做,恐怕也只有一盤錄像帶能給他們帶來幾十分鐘的平靜。但應該小心的是,這個做法很容易上癮,星期六放了1盤,星期天再放3盤,電視機一打開就再也關不上了,這時你記得“質量時間”幾個字怎么寫嗎?
電視和錄像帶并不是完全不好,但家長應該事先了解,這盒錄像帶會播點什么、電視上什么時候演什么節目,為孩子提前計劃好,插入孩子的時間表內;如果有時間盡量和孩子一起看,避免孩子看到他們不該看的東西。
篇3
【關鍵詞】行政權力;行政自由裁量權;存在的原因
隨著經濟和社會的迅猛發展,社會生活的日漸復雜,政府已由傳統的“最好政府最少管理”逐漸發展成為現代的“最好政府最多服務”。政府為了應對和管理日益復雜的現代社會,行政權已經擴大到社會生活中的眾多領域,而作為行政權的重要組成部分的行政自由裁量權也毫無疑問的隨之而迅速擴張。
一、行政自由裁量權的概念
行政自由裁量權是普遍存在于國家行政機關及其工作人員在行使公務活動中的一種權力。美國《布萊克法律詞典》的解釋是:“在特定情況下依職權以適當和公正的方式作出行為的權力”。i美國學者伯納德.施瓦茨認為,行政自由裁量權是指“行政官員或行政機關擁有從可能的作為或不作為中做選擇的自由權。”ii
我國學者王珉燦教授在其主編的《行政法概要》中對其的定義是:“凡法律沒有詳細規定,行政機關在處理具體事件時,可以依照自己的判斷采取適當方法的,是自由裁量的行政措施。”iii王名揚教授在《美國行政法》一書中的定義是:“自由裁量是指行政機關對于作出何種決定有很大的自由,可以在各種可能采取的行動方針中進行選擇,根據行政機關的判斷采取某種行動或不采取行動。也可能是執行任務的方法、時間、地點或側重面,包括不采取行動的決定在內。”iv
從以上對行政自由裁量權的定義可以看出,雖然國內外學者對其定義各有所不同,各自的表述形式不一,但其最終的實質是一致的,即行政自由裁量權是行政主體在法律、法規規定的范圍內,在行政管理過程中擁有的,并且基于客觀的實際情況和自己的思想意志,自行進行判斷和選擇而采取的最為合適的行為方式及內容的一種行政權力。
二、行政自由裁量權存在的原因
任何事物的存在,必有其存在之原因,行政自由裁量權也不例外。自由裁量權與權力是相生相伴的,有權力的地方必然有自由裁量權的存在,在有行政權的地方,也就必然有行政自由裁量權的存在。下面就從幾個方面分析行政自由裁量權存在的原因:
(一)行政自由裁量權存在的社會經濟原因
王名揚教授在他的《美國行政法》中曾這樣寫道:“在行政法演變和發展過程中,最直觀的影響來自政府行政的發展變化,而決定性作用卻來自經濟領域。”這就說明了行政自由裁量權的存在有其獨特的經濟原因。
19世紀以前,政府只充當“守夜人”的角色,其職能只能是根據法律的規定,對內維護國內的社會秩序,對外保障國家的安全,全部的經濟活動只是屬于個人。當時整個社會對政府的評價是“不管的政府才是最好的政府”。
但隨著經濟的迅猛發展,特別是在1929-1933年的經濟危機后,人民開始思考是否需要政府的干預。經過一系列的實踐證明,政府的適當干預是可取的。所以,大量而廣泛的行政自由裁量權就成為經濟發展不可或缺的基石。
(二)行政自由裁量權存在的行政原因
行政權不斷擴大是行政自由裁量權存在的最重要的原因。在奴隸制和封建制社會的國家里,統治者往往享有絕對的崇高的統治權,所以也就不存在現代意義上的行政自由裁量權。
而在近代社會中行政自由裁量權受到了極其嚴格的限制,特別是在西方國家的資本主義自由經濟時代。要求政府的任何行為都必須有法律的明文規定,凡是一切涉及個人權利和義務的行政行為都必須嚴格限制,當時提出了“管得最少的政府是最好的政府”。
但自從進入20世紀以來,尤其是兩次世界大規模的戰爭之后,隨著經濟和科學技術的發展,生活的日易復雜,導致政府職能的日趨擴大。行政權涉及的范圍已不再是傳統行政所及的范圍,且是擴展到社會生活的各個方面,出現了社會安全行政、經濟行政、文化教育行政等。
此時,政府行政權的目的不再是僅限于對社會秩序的管理,而逐步發展為為公眾謀取更多的福利,由從前的“最好政府最少管理”發展到現今的“最好政府最多服務”。為了這一目標的實現,政府的行政權必須得到相應的擴大,同時行政自由裁量權也便隨著行政權的擴大而產生并不斷發展。
(三)行政自由裁量權存在的法律原因
行政自由裁量權存在的客觀因素是法治的局限性。因為法治并非完美無缺的,任何法律制度都會因為缺少自由裁量權而不能很好的運作,任一國家的法治政府都必須兼備法治和人治。通過“法治”授權給“人治”,“人治”來補充“法治”,才能更好的實現政府的職能。
各個國家都會有立法機關,但各個國家的立法者的認知能力是有限的。法律是指導人們行為規則的總稱。因為社會生活的無限復雜性,人類對其的認識可以不斷深入,但永遠也不能達到終點。有的問題十分復雜,并且變化多端,立法者無法用十分確切的語言來進行表述。并且法律規范具有穩定性和概括性的特征,而復雜變化的行政是由,使依一定法律程序制定、變更和廢止的法律規范不能跟上這一節奏。行政機關要運用行政自由裁量權來克服行政中的行政羈束裁量的局限性。因為這些法律原因的存在給行政自由裁量權的產生和發展提供了肥沃的土壤。
行政自由裁量權作為現代行政的核心,我們期待著它帶給社會的效率和利益,同時更希望它能為建設法治國家的目標盡一份力。法治是現代社會文明與進步的標志,它以民主為條件和基礎,追求權利的平等、人格的完善與社會主體的自由。因而,成為近現代民主國家努力構建與追求的政治模型。行政自由裁量權賦予了行政主體較大的權利,為了能使其更好、更快的實現行政管理的目標,行政自由裁量權的濫用不僅會妨礙這個目標的實現,而且也有損法律的尊嚴。
注釋:
i Hery Campbell Blak, M . A . Black’s Law Dictionary , P419, St. Paul Minn West Publishing Co. 1979.
ii [美]伯納德.施瓦茨.行政法[M].徐炳,譯.群眾出版社,1986:567.
iii 王珉燦.行政法概要[M].法律出版社,1983:80.
iv 王名揚.美國行政法[M].中國法制出版社,1996:545.
【參考文獻】
[1]王名揚.美國行政法[M].中國法制出版社,1995.
[2]郭潤生,宋功德.論自由裁量權[J].山西大學學報(哲學社會學版),1997(3).
[3]應松年,馬懷德.行政行為法[M].人民出版社,1993.
篇4
關鍵詞:持續質量改進 低年資護士 專科護理水平 三級護理查房 專科講座
持續質量改進(CQI)是在全面質量管理基礎上發展起來的,更注重過程管理和環節質量控制的一種新的質量管理理論【1】。為了適應社會的發展,護士需要不斷提高護理服務水平,從而達到真正地提高護理質量。隨著醫院的擴建,近3年來我院新招了護士78名,在2010年護理部組織的專科護理質量檢查中成績不理想,主要存在專科知識模糊、技術操作不熟練、應急能力差、對病情掌握不全面等問題。我院于2011年1月開始在低年資規范化培訓的基礎上實施持續質量改進,在原有低年資規范化培訓基礎上實施三級護理查房和專科講座,提高了護士專科護理水平,增強了護患之間的溝通,在提高護理質量方面取得一定的效果。現報道如下。
1 臨床資料
1.1 一般資料 取2011年1月 ~ 2011年12月全院工作1 ~ 3年護士78名為實驗組。取2010年1月 ~ 2010年12月全院工作1 ~ 3年護士51名為對照組。護理部定期對全院低年資護士進行專科護理質量檢查和病人滿意度調查。
1.2 方法
1.2.1 組織計劃 成立由護理部主任為組長,各科護士長為組員的質量改進小組。制定CQI計劃,確定項目負責人、小組人員、提出問題、分析原因、討論并擬定預期目標、實施方案和評價標準。
1.2.2 收集資料,確定存在的問題 對2010年1月~12月全院專科護理檢查結果從病情掌握、專科護理、專科操作、應急能力、病人滿意度五個方面收集資料發現存在的問題。(1)護士專科理論知識不足,護理措施落實不到位。(2)專科操作不規范,操作過程中人文關懷不夠。(3)護理體格檢查順序錯、手法不正確。(4)應急能力欠缺。(5)年輕護士與病人及家屬溝通不和諧,病人對年輕護士的滿意度低。
1.2.3 分析問題產生的原因 (1)護士因素:低年資護士理論基礎差;主動學習意識差,學習方法不對;缺乏敬業精神。(2)帶教因素:帶教老師專科知識欠缺,帶教方法片面,未理論聯系實際。(3)護士長因素:護士長自身專科知識欠扎實,檢查方法片面性。(4)管理因素:專科護理檢查方法有偏向性,疾病查房及業務查房方法有弊端。
1.2.4 改進方法 (1)提高護士長自身素質 各科護士長帶頭學習本科室疾病專科理論知識,歸納總結本科室常見疾病的專科理論知識,包括從病因、病理到出院健康指導,抓要點,簡單、扼要概括后供低年資護士學習。(2)疾病查房轉變為三級護理查房 三級護理查房在病房內進行,由責任護士進行病史匯報、體格檢查,提出相關的護理問題及護理措施并進行健康教育,責任組長進行補充并點評,護士長根據病種進行專科知識提問、考核。(3)加強帶教老師的專科知識,靈活應用帶教方法 各科帶教老師認真學習本科室新制訂的專科知識內容,由護士長監督、考核。帶教時重視理論聯系實際,多問為什么,多解釋為什么,加強對專科知識的帶教。(4)開展專科講座 采用PPT形式,由低年資護士制作、主講,全科室護士共同點評。內容以科內常見病、多發病為主,結合臨床病例進行。從病因、病理、臨床表現、診斷、護理問題、護理措施到健康教育進行全方位講解。低年資護士講解完后,護士長可根據講座內容進行提問并就重點內容組織討論,最后全科護士共同點評,指出本次講座存在的問題或不足。要求工作一年內的護士完成專科講座2次/年,工作2 ~ 3年的護士完成專科講座4次/年。(5)改變護理部專科護理質量檢查方式 進行專科護理質量檢查前,檢查者先學習相關的專科理論知識。檢查時注重護理措施落實情況,重點檢查護理要點、護理措施落實的原因。
1.2.5 預期目標 通過持續質量改進,從思想上認識到專科知識的重要性,通過不同形式學習專科護理知識,改進檢查方法,促進專科知識的掌握,規范護理措施的落實,提高專科護理質量。護理部組織的專科護理質量檢查中得分率≥90%,病人滿意度≥90%。
1.3 評價標準
1.3.1根據我院護理部制定的專科護理檢查標準,總分100分,其中病情掌握占20分,專科護理占40分,技術操作占20分,應急能力占10分,健康教育占10分。
1.3.2 根據我院護理部制定的病人滿意度調查表。
1.4 統計學方法
把所獲得的數據錄入SPSS16.0統計軟件包,應用t、ⅹ2檢驗進行統計學分析。
2 結果
2.1 兩組一般項目比較尚屬均衡,見表1
2.2 效果評價
3 討論
3.1 持續質量改進有利于提高低年資護士的專科知識水平 通過實施“責任護士—責任組長—護士長”式三級查房模式,可以總結出低年資護士工作中存在的不足,提出預防性護理措施并積極落實,有效地控制了護理質量的薄弱環節,防止護理不良事件和并發癥的發生,使患者獲得更為安全、優質的護理。同時,隨著查房次數的增多,護士接觸的病例種類越來越多,拓寬了護士的學習范圍【2】。專科講座能幫助低年資護士加深對科內常見病、多發病的病因、病理、臨床表現、護理問題、護理措施、健康教育的認識,而且促使低年資護士主動運用書籍、專業網站查詢、求助專科醫生等多種方式擴大知識儲備【3】,專科理論知識明顯提高。專科知識由原來的31.64±5.25分上升到37.14±1.53分(p
3.2 持續質量改進規范了低年資護士的技術操作 三級護理查房中護士長對低年資護士的專科操作考核,可促使護士平時主動進行專科操作訓練。而且通過帶教老師操作示范,進一步加深了低年資護士對護理技術操作的要領掌握和精髓領會【4】。低年資護士的專科技術操作由原來的16.67±1.89分上升到18.65±0.79分(p
3.3 持續質量改進提高了低年資護士的應急能力 通過對危重患者及時到位的查房,使低年資護士對應急流程、搶救儀器的使用了如指掌,能在患者病情變化時做出正確處理,并可預見性地對一些潛在性問題采取積極的措施,降低護理風險。使低年資護士的應急能力由原來的6.99±1.86分上升到8.26±1.07分(p
3.4 持續質量改進提高了患者的滿意度 專科講座豐富了低年資護士的理論知識,三級護理查房把理論與實際相聯系,提高了護理水平,使健康教育更加深入、專業,滿足了病人的需求。病人對自身疾病及治療的知曉率由原來的6.61±2.07分上升到8.52±0.98分(p
3.5 營造良好的學習氛圍,激發了低年資護士的學習興趣 每位低年資護士都有機會成為三級護理查房和專科講座的主角,她們的學習興趣得到了有效激發,將被動學習轉換為主動學習。因為只有不斷學習,查閱資料,掌握扎實的專業理論知識及相關的交叉邊緣學科知識,才能在業務查房過程中,將理論與實踐更好地結合起來,知其然并知其所以然,充分地發表自己的見解【5】。
護理三級查房聯合專科講座是將理論與實際相結合的過程,不僅可以提高低年資護士的專科知識,同時也提高了她們的技術操作、應急能力和溝通交流能力,從而提高了護理質量,使病人獲得安全、優質、滿意的護理。
參考文獻
[1] 許月萍.持續質量改進在顯微外科縫針清點技術中的應用[J].護理與康復,2009,8(4):332-333
[2]李曉燕.多種形式護理查房在提高新護士業務能力中的應用[J].吉林醫學, 2010,31(10):1434-1435
[3]丁小容,鄧小梅,羅捷,孫詠梅,彭衛群.科室三級護理查房模式在臨床中的應用[J].護理管理雜志,2010,10(2):140-141
[4]陶思玉.晨間護理查房在提高低年資護士業務技能中的應用[J].檢驗醫學與臨床,2010,7(13):1389-1390
[5]吳桂云.關于提高護理查房質量的探討[J].醫學信息,2010,23(12):4508-4509
作者簡介:何永飛(1975-),女,浙江寧波,本科,主管護師,護士長,電話:13566527098
篇5
人們通常把愛因斯坦與玻爾之間關于如何理解量子力學的爭論,看成是繼地心說與日心說之后科學史上最重要的爭論之一。就像地心說與日心說之爭改變了人們關于世界的整個認知圖景一樣,愛因斯坦與玻爾之間的爭論也蘊含著值得深入探討的對理論意義與概念變化的全新理解以及關于世界的不同看法。有趣的是,他們倆人雖然都對量子力學的早期發展做出了重要貢獻,但是,愛因斯坦在最早基于普朗克的量子概念提出并運用光量子概念成功地解釋了光電效應,以及運用能量量子化概念推導出固體比熱的量子論公式之后,卻從量子論的奠基者,變成了量子力學的最強烈的反對者,甚至是最尖銳的批評家。截然相反的是,玻爾在1913年同樣基于普朗克的量子概念提出了半經典半量子的氫原子模型之后,卻成為量子力學的哥本哈根解釋的奠基人。愛因斯坦對量子力學的反對,不是質疑其數學形式,而是對成為主流的量子力學的哥本哈根解釋深感不滿。這些不滿主要體現在愛因斯坦與玻爾就量子力學的基礎性問題展開的三次大論戰中。他們的第一次論戰是在1927年10月24日至29日在布魯塞爾召開的第五屆索爾未會議上進行的。這次會議由洛倫茲主持,其目的是為討論量子論的意義提供一個最高級的論壇。在這次會議上,愛因斯坦第一次聽到了玻爾的互補性觀點,并試圖通過分析理想實驗來駁倒玻爾—海森堡的解釋。這一次論戰以玻爾成功地捍衛了互補性詮釋的邏輯無矛盾性而結束;第二次大論戰是于1930年10月20日至25日在布魯塞爾召開并由朗子萬主持的第六屆索爾未會議上進行的。在這次會議上,關于量子力學的基礎問題仍然是許多與會代表所共同關心的主要論題。愛因斯坦繼續設計了一個“光子箱”的理想實驗,試圖從相對論來玻爾的解釋。但是,在這個理想實驗中,愛因斯坦求助于自己創立的相對論來反駁海森堡提出的不確定關系,反倒被玻爾發現他的論證本身包含了駁倒自己推論的關鍵因素而放棄。
當這兩個理想實驗都被玻爾駁倒之后,愛因斯坦雖然不再懷疑不確定關系的有效性和量子理論的內在自洽性。但是,他對整個理論的基礎是否堅實仍然缺乏信任。1931年之后,愛因斯坦對量子力學的哥本哈根解釋的質疑采取了新的態度:不是把理想實驗用作正面攻擊海森堡的不確定關系的武器,而是試圖通過設計思想實驗導出一個邏輯悖論,以證明哥本哈根解釋把波函數理解成是描述單個系統行為的觀點是不完備的,而不再是證明邏輯上的不一致。在這樣的思想主導下,第三次論戰的焦點就集中于論證量子力學是不完備的觀點。1935年發表的EPR論證的文章正是在這種背景下撰寫的。從寫作風格上來看,EPR論證既不是從實驗結果出發,也不再是完全借助于思想實驗來進行,而是把概念判據作為討論的邏輯前提。這樣,EPR論證就把討論量子力學是否完備的問題,轉化為討論量子力學能否滿足文章提供的概念判據的問題。由于這些概念判據事實上就是哲學假設,這就進一步把是否滿足概念判據的問題,推向了潛在地接受什么樣的哲學假設的問題。例如,EPR論證在文章的一開始就開門見山地指出:“對于一種物理理論的任何嚴肅的考查,都必須考慮到那個獨立于任何理論之外的客觀實在同理論所使用的物理概念之間的區別。這些概念是用來對應客觀實在的,我們利用它們來為自己描繪出實在的圖像。為了要判斷一種物理理論成功與否,我們不妨提出這樣兩個問題:(1)“這理論是正確的嗎?”(2)“這理論所作的描述是完備的嗎?”只有在對這兩個問題都具有肯定的答案時,這種理論的一些概念才可說是令人滿意的。”〔3〕從哲學意義上來看,這段開場白至少蘊含了兩層意思,其一,物理學家之所以能夠運用物理概念來描繪客觀實在,是因為物理概念是對客觀實在的表征,由這些表征描繪出的實在圖像,是可想象的。這是真理符合論的最基本的形式,也反映了經典實在論思想的核心內容;其二,如果一個理論是令人滿意的,當且僅當,這個理論既正確,又完備。那么,什么是正確的理論與完備的理論呢?EPR論證認為,理論的正確性是由理論的結論同人的經驗的符合程度來判斷的。只有通過經驗,我們才能對實在作出一些推斷,而在物理學里,這些經驗是采取實驗和量度的形式的。〔4〕也就是說,理論正確與否是根據實驗結果來判定的,正確的理論就是與實驗結果相吻合的理論。但文章接著申明說,就量子力學的情況而言,只討論完備性問題。言外之意是,量子力學是正確的,即與實驗相符合,但不一定是完備的。為了討論完備性問題,文章首先不加證論地給出了物理理論的完備性條件:如果一個物理理論是完備的,那么,物理實在的每一元素都必須在這個物理理論中有它的對應量。物理實在的元素必須通過實驗和量度來得到,而不能由先驗的哲學思考來確定。基于這種考慮,他們又進一步提供了關于物理實在的判據:“要是對于一個體系沒有任何干擾,我們能夠確定地預測(即幾率等于1)一個物理量的值,那末對應于這一物理量,必定存在著一個物理實在的元素。”
文章認為,這個實在性判據盡管不可能包括所有認識物理實在的可能方法,但只要具備了所要求的條件,就至少向我們提供了這樣的一種方法。只要不把這個判據看成是實在的必要條件,而只看成是一個充足條件,那末這個判據同經典實在觀和量子力學的實在觀都是符合的。綜合起來,這兩個判據的意思是說,如果一個物理量能夠對應于一個物理實在的元素,那么,這個物理量就是實在的;如果一個物理理論的每一個物理量都能夠對應于物理實在的一個元素,那么,這個物理學理論就是完備的。然而,根據現有的量子力學的基本假設,當兩個物理量(比如,位置X與動量P)是不可對易的量(即,XP≠PX)時,我們就不可能同時準確地得到它們的值,即得到其中一個物理量的準確值,就會排除得到另一個物理量的準確值的可能,因為對后一個物理量的測量,會改變體系的狀態,破壞前者的值。這是海森堡的不確定關系所要求的。于是,他們得出了兩種選擇:要么,(1)由波動函數所提供的關于實在的量子力學的描述是不完備的;要么,(2)當對應于兩個物理量的算符不可對易時,這兩個物理量就不能同時是實在的。他們在進行了這樣的概念闡述之后,接著設想了曾經相互作用過的兩個系統分開之后的量子力學描述,然后,根據他們給定的判據,得出量子力學是不完備的結論。EPR論證發表不久,薛定諤在運用數學觀點分折了EPR論證之后,以著名的“薛定諤貓”的理想實驗為例,提出了一個不同于EPR論證,但卻支持EPR論證觀點的新的論證進路。出乎意料的是,愛因斯坦卻在1936年6月19日寫給薛定諤的一封信中透露說,EPR論文是經過他們三個人的共同討論之后,由于語言問題,由波多爾斯基執筆完成的,他本人對EPR的論證沒有充分表達出他自己的真實觀點表示不滿。從愛因斯坦在1948年撰寫的“量子力學與實在”一文來看,愛因斯坦對量子力學的不完備性的論證主要集中于量子理論的概率特征與非定域性問題。他認為,物理對象在時空中是獨立存在的,如果不做出這種區分,就不可能建立與檢驗物理學定律。因此,量子力學“很可能成為以后一種理論的一部分,就像幾何光學現在合并在波動光學里面一樣:相互關系仍然保持著,但其基礎將被一個包羅得更廣泛的基礎所加深或代替。”顯然,愛因斯坦后來對量子力學的不完備性問題的論證比EPR論證更具體、更明確。EPR論證中的思想實驗只是隱含了對非定域性的質疑,但沒有明朗化。但就論證問題的哲學前提而言,愛因斯坦與EPR論證基本上沒有實質性的區別。因此,本文下面只是從哲學意義上把EPR論證看成是基于經典物理學的概念體系來理解量子力學的一個例證來討論,而不準備專門闡述愛因斯坦本人的觀點。
二、玻爾的反駁與量子整體性
玻爾在EPR論證發表后不久很快就以與EPR論文同樣的題目也在《物理學評論》雜志上發表了反駁EPR論證的文章。玻爾在這篇文章中重申并升華了他的互補觀念。玻爾認為,EPR論證的實在性判據中所講的“不受任何方式干擾系統”的說法包含著一種本質上的含混不清,是建立在經典測量觀基礎上的一種理想的說法。因為在經典測量中,被測量的對象與測量儀器之間的相互作用通常可以被忽略不計,測量結果或現象被無歧義地認為反映了對象的某一特性。但是,在量子測量系統中,不僅曾經相互作用過的兩個粒子,在空間上彼此分離開之后,仍然必須被看成是一個整體,而且,被測量的量子系統與測量儀器之間存在著不可避免的相互作用,這種相互作用將會在根本意義上影響量子對象的行為表現,成為獲得測量結果或實驗現象的一個基本條件,從而使人們不可能像經典測量那樣獨立于測量手段來談論原子現象。玻爾把量子現象對測量設置的這種依賴性稱為量子整體性(whole-ness)。
在玻爾看來,為了明確描述被測量的對象與測量儀器之間的相互作用,希望把對象與儀器分離開來的任何企圖,都會違反這種基本的整體性。這樣,在量子測量中,量子對象的行為失去了經典對象具有的那種自主性,即量子測量過程中所觀察到的量子對象的行為表現,既屬于量子對象,也屬于實驗設置,是兩者相互作用的結果。因此,在量子測量中,“觀察”的可能性問題變成了一個突出的認識論問題:我們不僅不能離開觀察條件來談論量子現象,而且,試圖明確地區分對象的自主行為以及對象與測量儀器之間的相互作用,不再是一件可能的事情。玻爾指出,“確實,在每一種實驗設置中,區分物理系統的測量儀器與研究客體的必要性,成為在對物理現象的經典描述與量子力學的描述之間的原則性區別。”〔8〕海森堡也曾指出,“在原子物理學中,不可能再有像經典物理學意義下的那種感知的客觀化可能性。放棄這種客觀化可能性的邏輯前提,是由于我們斷定,在觀察原子現象的時候,不應該忽略觀察行動所給予被觀察體系的那種干擾。對于我們日常生活中與之打交道的那些重大物體來說,觀察它們時所必然與之相連的很小一點干擾,自然起不了重要作用。”
另一方面,作用量子的發現,揭示了量子世界的不連續性。這種不連續性觀念的確立,又相應地導致了一系列值得思考的根本問題。首先,就經典概念的運用而言,一旦我們所使用的每一個概念或詞語,不再以連續性的觀念為基礎,它們就會成為意義不明確的概念或詞語。如果我們希望仍然使用這些概念來描述量子現象,那么,我們所付出的代價是,限制這些概念的使用范圍和精確度。對于完備地反映微觀物理實在的特性而言,描述現象所使用的經典概念是既相互排斥又相互補充的。這是玻爾的互補性觀念的精神所在。有鑒于此,玻爾認為,EPR論證根本不會影響量子力學描述的可靠性,反而是揭示了按照經典物理學中傳統的自然哲學觀點或經典實在論來闡述量子測量現象時存在的本質上的不適用性。他指出:“在所有考慮的這些現象中,我們所處理的不是那種以任意挑選物理實在的各種不同要素而同時犧牲其他要素為其特征的一種不完備的描述,而是那種對于本質上不同的一些實驗裝置和實驗步驟的合理區分;……事實上,在每一個實驗裝置中對于物理實在描述的這一個或那一個方面的放棄(這些方面的結合是經典物理學方法的特征,因而在此意義上它們可以被看作是彼此互補的),本質上取決于量子論領域中精確控制客體對測量儀器反作用的不可能性;這種反作用也就是指位置測量時的動量傳遞,以及動量測量時的位移。正是在這后一點上,量子力學和普通統計力學之間的任何對比都是在本質上不妥當的———不管這種對比對于理論的形式表示可能多么有用。事實上,在適于用來研究真正的量子現象的每一個實驗裝置中,我們不但必將涉及對于某些物理量的值的無知,而且還必將涉及無歧義地定義這些量的不可能性。”其次,就量子描述的可能性而言,玻爾認為,我們“位于”世界之中,不可能再像在經典物理學中那樣扮演“上帝之眼”的角色,站在世界之外或從“外部”來描述世界,不可能獲得作為一個整體的世界的知識。玻爾把這種描述的可能性與心理學和認知科學中對自我認識的可能性進行了類比。在心理學和認知科學中,知覺主體本身是進行自我意識的一部分這一事實,限制了對自我認識的純客觀描述的可能性。用玻爾形象化的比喻來說,在生活的舞臺上,我們既是演員,又是觀眾。因此,量子描述的客觀性位于理想化的純客觀描述與純主觀描述之間的某個地方。
為此,玻爾認為,物理學的任務不是發現自然界究竟是怎樣的,而是提供對自然界的描述。海森堡也曾指出,在原子物理學領域內,“我們又尖銳地碰到了一個最基本的真理,即在科學方面我們不是在同自然本身而是在同自然科學打交道。”愛因斯坦則堅持認為,在科學中,我們應當關心自然界在干什么,物理學家的工作不是告訴人們關于自然界能說些什么。愛因斯坦的觀點是EPR論證所蘊含的。這兩種理論觀之間的分歧,事實上,不僅是有沒有必要考慮和闡述包括概念、儀器等認知中介的作用的分歧,而且是能否把量子力學納入到經典科學的思維方式當中的分歧。EPR論證以經典科學的方法論與認識論為前提,認為正確的科學理論理應是對自然界的正確反映,認知中介對測量結果不會產生實質性的影響;而玻爾與海森堡則以接受量子測量帶來的認識論教益為前提,認為量子力學已經失去了經典科學具有的那種概念與物理實在之間的一一對應關系,認知中介的設定成為人類認識微觀世界的基本前提。第三,就主體與客體的關系問題而言,EPR論證認為,認知主體與客體之間存在著明確的分界線。這意味著,所有的主體都能對客體進行同樣的描述,并且他們描述現象所用的概念與語言是無歧義的。無歧義意味著對概念或語言的意義的理解是一致的。而對于量子測量而言,對客體的描述包含了主體遵守的作為世界組成部分的描述條件的說明,從而顯現了一種新的主客體關系。為此,我們可以把主體與客體之間的關系劃分為三類:其一,能夠在主體與客體之間劃出分界線,所有的主體對客體的描述都是相同的,EPR論證屬于此類;其二,能夠在主體與客體之間劃出分界線,但主體對客體的描述是因人而異的,人們對藝術品的欣賞屬于此類;其三,不可能在主體與客體之間劃出分界線,主體對客體的描述包括了對測量條件的描述在內,玻爾對EPR論證的反駁屬于此類。顯然,EPR論證隱含的主客體關系與玻爾所理解的量子測量中的主客體關系之間存在著實質性的差別。EPR論證是沿襲了經典實在論的觀點,而玻爾的觀點代表了他基于量子力學的形式體系總結出來的某種新的認識。在這里,就像不能用歐幾里得幾何的時空觀來反對非歐幾何的時空觀一樣,我們也不能用經典意義上的理論觀反對量子意義上的理論觀。因此,可以說,物理學家關于如何理解量子力學問題的爭論,在很大程度上,蘊含了他們關于科學研究的哲學假設之間的爭論。
三、實驗的形而上學
EPR論證不僅引發了量子物理學家關于物理學基礎理論問題的哲學討論,而且還創立了“實驗的形而上學”,提供了物理學家如何基于形而上學的觀念之爭,最終探索出通過實驗檢驗其結論的一個典型案例。這一過程與尋找量子論的隱變量解釋的努力聯系在一起。量子力學的隱變量解釋的最早方案是德布羅意在1927年提出的“導波”理論。1932年,馮•諾意曼在他的《量子力學的數學基礎》一書中曾根據量子力學的概念體系提出了四個假設,并且證明,隱變量理論和他的第四個假設(即,可加性假設)相矛盾,認為通過設計隱變量的觀念來把量子理論置于決定論體系之中的任何企圖都注定是失敗的。馮•諾意曼的這一工作在為量子論的隱變量解釋判了死刑的同時,也極大地支持了量子力學的哥本哈根解釋。有意思的是,曾是量子力學的哥本哈根解釋的支持者與傳播者的玻姆,在1951年基于量子力學的哥本哈根精神出版了至今仍然有影響的《量子理論》一書,并在書的結尾,以EPR論證為基礎,提出了“量子理論同隱變量不相容的一個證明”之后,從1952年開始反而致力于從邏輯上為量子力學提供一種隱變量解釋的研究。
玻姆闡述隱變量理論的目標可以大致概括為兩個方面,一是試圖用能夠直覺想象的概念為量子概率和量子測量提供一種可理解的說明,證明為量子論提供一個決定論的基礎是可行的;二是希望從邏輯上表明,隱變量理論是有可能的,“不論這種理論是多么抽象和‘玄學’。”玻姆的追求顯然是一種信念的支撐,而不是事實之使然。在這種信念的引導下,玻姆在1952年連續發表了兩篇闡述隱變量理論的文章,在這些文章中,他用經典方式定義波函數,假定微觀粒子像經典粒子一樣總是具有精確的位置和精確的動量,闡述了一種可能的量子論的隱變量解釋,最后,用一個粒子的兩個自旋分量代替EPR論證中的坐標與動量,討論了EPR論證的思想實驗,并運用量子場與量子勢概念解釋了測量一個粒子的位置影響第二個粒子的動量的原因。
貝爾在讀了玻姆的文章之后,認為有必要重新系統地研究量子力學的基本問題。貝爾試圖解決的矛盾是:如果馮•諾意曼的證明成立,那么,怎么會有可能建立一個邏輯上無矛盾的隱變量理論呢?為了搞明白問題,貝爾首先重新剖析了馮•諾意曼的關于隱變量的不可能性的證明和EPR論證中設想的思想實驗,然后,抓住了隱變量理論的共同本質,于1964年發表了“關于EPR悖論”的文章。在這篇文章中,貝爾引述了用自旋函數來表述EPR論證的玻姆說法,或者說,從EPR—玻姆的思想實驗出發,以轉動不變的獨立波函數描述組合系統的態,推導出一個不同于量子力學預言的、符合定域隱變量理論的關于自旋相關度的不等式,通常稱為貝爾不等式或貝爾定理,然后,用歸謬法了量子力學的預言和貝爾不等式相符的可能性,說明任何定域的隱變量理論,不論它的變數的本性是什么,都在某些參數上同量子力學相矛盾。貝爾還假設,如果所進行的兩個測量在空間上彼此相距甚遠,那么,沿著一個磁場方向的測量,將不會影響到另一個測量結果。貝爾把這個假設稱為“定域性假設”。從這個假設出發,貝爾指出,如果我們可以從第一個測量結果預言第二個測量結果,測量可以沿著任何一個坐標軸來進行,那么,測量的結果一定是已經預先確定了的。但是,由于波函數不對這種預先確定的量提供任何描述,所以,這種預定的結果一定是通過決定論的隱變量來獲得的。貝爾后來申明說,他在“關于EPR悖論”一文中假設的是定域性,而不是決定論,決定論是一種推斷,不是一個假設,或者說,貝爾的這篇文章是從定域性推論出決定論,而不是開始于決定論的隱變量。從邏輯前提上來看,貝爾的假設更接近于愛因斯坦的假設,他們都把“定域性條件”看成是比“決定論前提”更基本的概念。因此,貝爾的工作比馮•諾意曼和玻姆的工作更進一步地推進了關于量子力學的根本特征的理解。貝爾的這篇文章具有劃時代的意義。它不僅成為20世紀下半葉物理學與哲學研究中引用率最高的文獻之一,而且為進一步設計具體的實驗來澄清量子力學的內在本性邁出了決定性的一步。粒子物理學家斯塔普(HenryStapp)甚至把貝爾定理的提出說成是“意義最深遠的科學發現。”
同EPR論證一樣,貝爾的這一發現也不是從實驗中總結出來的,而是基于哲學信念的邏輯推理的結果。此后,量子物理學界進一步推廣貝爾定理的理論研究與具體實驗方案的探索工作并行不悖地開展起來。而這些工作都與EPR論證相關。就實驗進展而言,物理學界承認,阿斯佩克特等人于1982年關于“實現EPR-玻姆思想實驗”的實驗結果,支持了量子力學,針對這樣的實驗結果,貝爾指出:“依我看,首先,人們必定說,這些結果是所預料到的。因為它們與量子力學預示相一致。量子力學畢竟是科學的一個極有成就的科學分支,很難相信它可能是錯誤的。盡管如此,人們還是認為,我也認為值得做這種非常具體的實驗。這種實驗把量子力學最奇特的一個特征分離了出來。原先,我們只是信賴于旁證。量子力學從沒有錯過。但現在我們知道了,即使在這些非常苛刻的條件下,它也不會錯的。”
雖然EPR論證的初衷是希望證明量子力學是不完備的,還沒有提出量子測量的非定域性概念,但是,物理學家則通常運用EPR思想實驗的術語來討論非定域性問題。經過40多年的發展,具體的實驗結果使EPR論證失去了對量子力學的挑戰性。一方面,這些實驗證實了非定域性是所有量子論的一個基本屬性,要求把在同一個物理過程中生成的兩個相關粒子永遠當作一個整體來對待,不能分解為兩個獨立的個體,其中,一個粒子發生任何變化,另一個粒子必定同時發生相應的變化,這種相互影響與它們的空間距離無關;另一方面,這些實驗也表明了EPR論證提供的哲學假設不再是判斷量子力學是否完備的有效前提,而是反過來提醒我們需要重新思考玻爾在反駁EPR論證的觀點中所蘊含的哲學啟迪。總而言之,EPR論證盡管是基于哲學假設,運用思想實驗,來駁斥量子力學的完備性,但在客觀上,物理學家圍繞這一論證的討論,最終在思想實驗的基礎上出乎意料地發展出可以具體操作的實驗方案,并且獲得了有效的實驗結果。這一段歷史發展不僅證明,無論在哲學假設的問題上,還是在物理概念的意義理解的問題上,量子力學都不是對經典物理學的補充和擴展,是一個蘊含有新的哲學假設的理論。正是在這種意義上,物理學家玻恩得出了“理論物理學是真正的哲學”的斷言。
四、認識論的思維方式
如前所述,EPR論證—玻姆—貝爾這條發展主線是把對物理學問題鑲嵌在哲學信念中進行思考的。這一歷史片斷揭示出,基于哲學信念的邏輯推理在物理學的理論研究與實驗研究中起到了積極的認知作用。一方面,在這些探索方式中,不論是EPR論證的真理符合論假設,玻姆的決定論假設,還是貝爾的定域性假設,它們的初衷都是希望能夠把量子力學納入到經典物理學的概念框架或哲學信念之中。另一方面,檢驗貝爾不等式的物理學實驗結果對量子力學的支持和對貝爾不等式的違背意味著,我們不應該依舊固守經典物理學的哲學假設來質疑量子力學,而是應該顛倒過來,積極主動地揭示量子力學蘊含的哲學思想,以進一步明確經典物理學的哲學假設的適用范圍。
但是,這種視域的逆轉不是簡單地倡導用量子力學的哲學假設取代經典物理學的哲學假設,也不是武斷地主張用玻爾的理論觀替代EPR論證所蘊含的理論觀,而是提倡擺脫習以為常的自然哲學的思維方式,確立認識論的思維方式。自然哲學的思維方式是一種本體論化的思維方式。這種思維方式是從古希臘延續下來的,追求概念與實在之間的直接的一一對應關系,忽視或缺乏對認知過程中不可避免的認知中介和理論框架的考慮。從起源上來講,這種無視認知中介的本體論化的思維方式,源于常識,是對常識的一種延伸外推與精致化。近代自然科學的發展進一步強化與鞏固了這種思維方式。EPR論證也是基于這種思維方式使經典科學蘊含的哲學假設以具體化的判據形式呈現出來。然而,與過去的物理學理論所不同的是。量子力學不再是關于可存在量(beable)的理論,而是關于可觀察量(observable)的理論,“是理論決定我們的觀察內容”這一句話,既是愛因斯坦創立相對論的感想,也為海森堡提出不確定關系提供了觀念啟迪。就理論形式而言,量子力學的理論描述用的是數學語言,而不是日常語言。用數學語言描述的微觀世界是一個多位空間的世界,而我們作為人類,很難直觀地想象這樣的世界,更不可能直接“進入”這個世界來“觀看”一切。人類感知的這種局限性是原則性的,從而限制了我們對微觀世界的知識的全面獲得。用玻爾的話來說,我們對一個微觀對象的最大限度的知識不可能從單個實驗中獲得,而只能從既相互排斥又相互補充的實驗安排中獲得。用玻恩的話來說,在量子測量中,觀察與測量并不是指自然現象本身,而是一種投影。
篇6
關鍵詞: 量子力學 教學方法改革 創新思維
量子力學是研究微觀粒子運動規律的科學,自誕生以來它就成功地說明了原子及分子的結構、固體的性質、輻射的吸收與發射、超導等物理現象。作為物理學專業的專業理論課,量子力學在物理學專業中具有極其重要的地位。現代物理學的各個分支,如高能物理、固體物理、核物理、天體物理和激光物理等都是以量子力學為基礎,并且已經滲透到化學和生物學等其他學科。同時量子理論還具有巨大的實用價值,半導體器件和材料、激光技術、原子能技術和超導材料等都是以量子力學原理為基礎的。
通過對量子力學的學習,學生可以掌握現代科學技術最重要的基礎理論,還可以提高科學素質和思想素質,但是量子力學中的概念和解決問題的方法與經典物理有著本質的不同。學生普遍反映量子力學抽象、枯燥、難理解、抓不住重點,學習起來非常困難。針對以上問題,我對教學進行了思考和探討,采用了一些切實可行的措施,提高了學生的學習興趣,使學生更好地掌握了量子力學知識,同時培養了學生的創新思維。
一、教學過程中存在的問題
在量子力學的教學過程中,我發現以下幾個問題。
1.量子力學是一門十分抽象的課程,其中許多概念、原理都不好理解,并且量子力學從概念到解決問題的方法跟經典物理有著根本性的區別,但是很多學生習慣性地用經典的思想去理解量子力學,這樣就不自覺地增加了難度。比如“波粒二象性”,經典物理認為波動性和粒子性是互不相關的、相互獨立的,而量子力學認為波動性和粒子性是微觀粒子同時具備的兩種屬性。
2.學習量子力學,數學知識是必不可少的。量子力學中有著繁雜的數學知識,例如,數學分析中的微積分,代數學中的矩陣論,數學物理方程的微分方程,復變函數,等等。在教學過程中發現,不少學生對已學過的數學知識掌握得不是很牢固,在推導公式的過程中忘記了公式所描述的物理內涵,影響了對量子力學知識的理解。
3.由于量子力學的課時緊張,教學過程中采用了傳統的教學模式,由教師到學生的“單向傳授”的教學形式。學生失去了主體地位,只能被動地接受知識,學習的興趣和積極性不高,導致教學效率降低。
二、量子力學的教學方法改革
1.采用多種教學手段相結合的教學模式。由于量子力學的內容抽象難懂,又是建立在一系列基本假定的基礎之上,不少學生很難接受,甚至認為這門課程沒有用處。在量子力學的教學過程中,由單一的教師講授過渡到板書、錄像、課件、演示實驗等各種手段相結合的教學模式,將圖、文、聲、像等信息有機地組合在一起,形象、直觀、生動,容易激發學生的學習興趣。同時,通過網絡技術,學生可以享受到本校的教學資源,還可以突破空間的限制,享受到全國高水平的教學資源,從而豐富學生的資料庫,也為各學校的師生討論交流提供一個很好的平臺。
隨著科學技術的迅速發展,知識更新非常快。在教學中,教師應及時將與量子力學相關的科技前沿和高新技術引入教學中,介紹與量子力學密切相關的課題,闡明科學技術中所蘊含的量子力學原理。如我們在講解一維無限深勢阱時,將其與半導體量子阱和超晶格這一科學前沿相聯系;在講解隧道效應時,將其與掃描隧道顯微鏡相聯系,進而介紹掃描探針操縱單個原子的實驗。同時在教學中,我們理論聯系實際,多介紹量子力學知識與材料科學、生命科學、環境科學等其他學科之間的密切聯系,重點介紹在材料科學中的廣泛應用,包括新材料設計、開發新材料、材料成分和結構分析技術等。通過這種方式,學生對這一部分的知識有了直觀的認識,從而不再感到量子力學的學習枯燥無味,同時也提高了接受新知識、學習新知識的意識和能力。
2.結合數學知識,把物理情境的建立作為教學的重點。量子力學可以說無處不數學,這門學科對高級數學語言的成功運用,正是它高深與完美的體現。數學雖然加深了物理問題的難度,卻維護了理論的嚴謹性和科學性。當然這不是要求老師從頭到尾、長篇冗重地推演計算,合理地修剪枝杈既能讓學生抓住重點,又免使學生感到量子力學只是數學公式的推導。對于學習量子力學的同學,可以著重于對物理概念的剖析和物理圖像的描繪,繞過數學分析難點,通過簡化模型、對稱性考慮、極限情形和特例、量綱分析、數量級估計、概念延拓對比等得出結論。定量分析盡量只用簡單的高數和微積分、常見的常微分方程,對復雜的數學推導可以不做講解,只對少數優秀生或感興趣的同學個別輔導。例如,在求解本征方程時,只介紹動量、定軸轉子能量本征值的求解;對無限深勢阱情況,薛定諤方程可類比普通物理中的簡諧振動方程;對氫原子和諧振子的能量本征值問題,只重點介紹思路、方法和結論,不作詳細推導。
3.充分應用類比法,講述量子力學。經典力學是量子力學的極限情況,在教授過程中,應盡可能找到“經典”對應,應用類比方法講述量子力學中抽象的概念和物理圖像,有助于正確理解量子力學的物理圖像。用光的單縫、雙縫衍射、干涉說明光的波動性,用光電效應、康普頓散射說明光的粒子性,運用這種方法有利于學生掌握光的波粒二象性。在將量子力學與經典力學類比的同時,還要清楚量子力學與經典力學在觀念、概念和方法上的區別。例如,經典力學用位矢、速度描述物體的狀態,而量子力學用波函數描述系統狀態;經典力學用牛頓第二定律描述狀態變化,量子力學用薛定諤方程描述狀態的變化。另外對于量子力學中的波粒二象性、態迭加原理、統計原理等都要與經典力學中的相關概念區分開來,類比說明,闡明清楚其真正內涵。
4.改變傳統教學模式,采用以學生為主體的教學模式。量子力學的現代教學多以“教師講授”為主,同時配合多媒體課件輔助教學,教學模式較傳統教學有所變化,多媒體課件教學雖然能夠在一定程度上激發學生的學習興趣,但仍然是“填鴨式”的教學法,沒能真正地改變傳統教學的弊端。因此在教學過程中,要避免課堂成為教師的一言堂,鼓勵學生提問,激發學生的逆向思維和非規范性思維等,通過創設問題情境使師生互動起來,提高學生學習量子力學的積極性,加深學生對這門課程的理解。還要組織學生開展相關課題討論,引導學生自主能動地思考,激發學生的學習興趣。
三、結語
“量子力學”是物理類專業基礎課程中教學的難點和重點,建立新的教學模式,有利于學生學習、理解和掌握這門課程。
參考文獻:
[1]曾謹言.量子力學[M].科學出版社,1997.
[2]周世勛.量子力學教程[M].高等教育出版社,1979.
[3]胡響明.淺談量子概念的理解[J].高等函授學報(自然科學版),2004,(2):29.
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量子是現代物理的重要概念。即一個物理量如果存在最小的不可分割的基本單位,則這個物理量是量子化的,并把最小單位稱為量子。量子一詞來自拉丁語quantus,意為“有多少”,代表“相當數量的某物質”。
自從普朗克提出量子這一概念以來,經愛因斯坦、玻爾、德布羅意、海森伯、薛定諤、狄拉克、玻恩等人的完善,在20世紀的前半期,初步建立了完整的量子力學理論。絕大多數物理學家將量子力學視為理解和描述自然的基本理論。
(來源:文章屋網 )
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[關鍵詞] 量子遺傳算法 計算機輔助配餐 營養膳食
目前,隨著社會生產力的發展,人民生活水平的不斷提高,營養與膳食的話題越來越受到人們的關注。商場員工、購物顧客群體每日均有較大的就餐需求,如何為這些群體提供高質量、科學化的配餐是一項重要的研究課題。
一、量子遺傳算法簡介
量子遺傳算法QGA(Quantum Genetic Algorithm)的概念1996年由英國Exter大學的Ajit Narayanan和Mark Moore提出,2000年Kuk-Hyun Han將量子遺傳算法進一步完善,并首次將其應用于組合優化問題。QGA是基于量子計算原理的概率優化方法,結合了量子計算理論和進化算法理論。它用量子位編碼來表示染色體,通過量子門的旋轉來完成進化搜索,具有種群規模小、收斂速度快,全局尋優能力強的特點。
二、基于QGA的營養膳食優選程序
營養配餐問題是在菜品數據庫中搜索滿足配餐對象就餐需求目標的組合優化問題。配餐系統首先需要做配餐對象的營養分析,根據配餐用戶的性別、年齡、身高、體重、勞動強度、體重指數、體型等自然情況,由計算機自動算出配餐對象熱量及各種營養元素的每日需求量。
配餐系統根據配餐對象的熱量及各營養元素需求標準,在菜譜表中進行菜品優選,組合各種菜品生成為一套或多套備選菜譜提供給配餐對象進行選擇。基于量子遺傳算法的配餐系統將菜品數據庫中的菜品表示為染色體基因型。經量子崩塌后產生的解可以表示為最終優選生成的菜譜,假設某菜品庫中有15道菜品,量子崩塌后產生的解為:001001001000001,從左至右的第3、6、9、15位為1,其他位為0,代表了要選擇菜品數據庫中第3、6、9、15號共4道菜品為配餐菜譜中的配餐菜品。菜譜更新采用量子旋轉門,當前菜譜其基因型在被旋轉門更新后,在下一代量子觀測后得到的解就會更加傾向于全局最優解,經過逐代進化,系統最終可生成滿足配餐對象的滿意備選菜譜,實現全部配餐功能。量子遺傳算法中的概念和營養配餐中的概念對應關系如表1所示。
三、試驗結果
為了驗證算法的性能,本文在一個包含40道菜品的數據庫中進行了實驗,并與現有的模擬退火算法解決方案進行了比較,對比實驗結果如表2所示。經測試,基于量子遺傳算法的營養膳食配餐系統可以很好地滿足實際的配餐需要,在某商場餐飲部應用后,取得了較好的使用效果。
四、結論
量子遺傳算法在解決組合優化問題時在搜索效果和搜索速度兩方面具備優秀的均衡性,具備高可用性、健壯性和穩定性。采用量子遺傳算法做為配餐核心算法在優選速度、優選效果等方面具有較大優勢。
參考文獻:
[1]陳艷秋 陳霞飛等:“營養膳食分析與配制”營養軟件的設計及應用[J].計算機醫學應用.2000,13(10):526~527
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【關鍵詞】量子力學;實驗教學;改革
中圖分類號:041 文獻標識碼:A 文章編號:1006-0278(2013)04-193-01
一、引言
作為現代物理學和現代科學技術的理論基礎,量子力學將物質的波動性與粒子性統一起來,是研究微觀粒子運動規律的物理學分支學科。很多教師在上課時只著重于講授理論體系本身的知識,往往忽略了理論和實驗的緊密聯系,從而導致它的實驗建設一直是本課程建設的薄弱環節。充分考慮到該門課程的性質和特點,我們在教學中借鑒了工科教學的模式重點圍繞“培養學生物理應用的慣性意識與掌握量子力學基本概念和規律”的目標開展了三類不依賴于儀器設備和環境條件的實驗,以切實貫徹“德育為先、能力為重”和“育人為本”的原則。
二、量子力學的實驗教學
為了讓學生從思想上接受并理解量子觀念,在學習中透過復雜的數學計算深入理解量子力學的概念和規律,并能主動積極地思考、解決相關問題,我們構建了由思想、演示與創新性實驗組成的課內課外教學平臺,以輔助量子力學的理論教學過程。
思想實驗,又稱“假想實驗”,是人類按照科學研究的實驗過程在頭腦中進行的發現和獲取科學事實與自然規律的邏輯思維活動,是自然科學家和哲學家經常使用的一種十分有效的研究方法。由于不會受到主客觀條件及儀器設備的操作限制,思想實驗可以為學生的思維互動啟發提供有利的平臺。事實上,在量子力學建立與發展的過程中,很多思想實驗都起到了重要的推動作用。例如作為量子力學的創始人之一,奧地利物理學家埃爾溫?薛定諤提出了著名的“薛定諤之貓”的思想實驗,它將量子理論微觀領域中原子核衰變的量子不確定性與宏觀領域中貓的生死聯系在了一起,充分體現了量子力學的奇異性。通過在課堂教學中講授諸如此類的思想實驗可以給學生提供一個動腦“做”理論的機會,這樣不僅可以使學生從理性的角度接受量子力學的基本思想并深入理解量子力學的基本概念和基本理論,還可以激發他們對課程的學習興趣,在無形中培養他們的理性思維、邏輯思維、創新意識和推理能力。
演示實驗,即教師在課堂上借助視頻、計算機模擬等手段演示實驗過程,展示物理現象,引導學生觀察、思考、分析并得出結論的過程。量子力學的建立離不開很多重要實驗的支撐,如黑體輻射、光電效應等。其中一些實驗由于條件及經費的限制目前無法在實驗室開展,所以我們可以充分利用豐富的網絡資源及Matlab等數學軟件構建演示實驗的平臺,給學生提供一個動眼“做”理論的機會。一方面,通過播放演示實驗的視頻重現實驗過程,加強引導學生對實驗的條件、思路和方法等進行思考和分析,培養學生的實驗素養和強化他們的實驗技能,幫助他們增加感性認識,使他們體會科學的發展過程,克服抽象的物理圖景給他們帶來的困擾。另一方面,通過利用數學軟件實現對量子力學課程中一些問題的靜、動態數值模擬,將抽象的量子力學結果形象直觀化,幫助學生透過復雜的數學公式推導深入、形象地認識微觀粒子的特征,使他們深入理解量子力學的基本原理和基本概念,提高他們運用物理思想進行綜合分析的能力。
知識的獲得是為了更好地服務于實踐,因此為了讓學生能將量子力學中所學到的基本理論運用于實踐,我們在該門課程的教學中還開設了創新性實驗,為學生提供動手“做”理論的機會。首先教師在課堂的教學中始終貫徹科研促教學的思想,有意識地結合具體的教學內容進行近代物理前沿知識的滲透。然后鼓勵學生根據自己的實際情況與興趣并結合畢業論文自由組合選擇相應的小課題在教師的指導下進行專題研究,同時對于一些學生在平時教學過程中反映出來的理解上比較模糊或難以理解的部分定期組織專題討論。該類實驗的開設為學生提供了實踐的自由發揮空間,可以初步培養學生的數理分析能力與結合自己的興趣自我發現問題并解決與專業相關領域實際問題的能力及撰寫科研論文的能力,同時還增強了學生對量子力學課程學習的興趣和團結協作精神。
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自1982年理查德·費曼(Richard Feynman)提出“量子計算機”的概念之后,人們對它頗為關注,眾多研究機構更是試圖借此開辟計算機時代的新紀元。但是,任憑人們千呼萬喚、前赴后繼,都沒能夠徹底揭開量子計算機的面紗。那么,量子計算機到底發展到了什么樣的階段?遇到了什么障礙?此次諾貝爾獎會對量子計算機的研發起到什么推動作用?量子計算機一旦面世,隨之而來的會是什么?
量子計算機是大勢所趨
所謂量子計算機,簡單來說就是利用量子攜帶信息、存儲數據,遵循量子算法進行高速的數學和邏輯運算的物理設備。我們熟知的傳統計算機的“心臟”依賴的是硅芯片,但是一個芯片的面積總是有限的。
硅晶體管作為在芯片上傳輸信息、處理信息的微型開關,每年都在縮小,但是,由于硅的特性和物理原理,尺寸縮小(現已達到納米級)將限制性能的提升。所以,對晶體管進行傳統的尺寸的擴展和收縮操作,不能再產生行業已經習慣的更低功耗、更低成本、更高速度的處理器的效果。雖然英特爾的22納米處理器已經面世,還計劃于2013年推出14納米處理器,對于10nm、7nm以及5nm的制程研發路線圖也已敲定,但是,只要粒子的尺度到了10的負10次方米以下,就會明顯出現量子特性,所以大部分物理學家堅持認為,摩爾定律不可能無限維持。
為了突破這道瓶頸,
IBM一直致力于研發碳納米管芯片,其研究人員在一個硅芯片上放置了1萬多個碳納米晶體管,從而能夠獲得比硅質器件更快的運行速度。IBM聲稱這一成果有望讓摩爾定律在下一個十年中繼續生效。但是,如何獲得高純度的碳、如何實現完美的制造工藝又是不可避免的問題。
因為量子計算機是利用量子攜帶信息的,所以,傳統計算機面臨的挑戰恰恰是量子計算機的優勢所在。量子計算機中的每個數據由不同粒子的量子狀態決定,根據量子力學原理,粒子的量子狀態是不同量子狀態的疊加。所以,量子計算機計算時采用的量子比特在同一時間內能夠呈現出多種狀態——既可以是1也可以是0,傳統計算機在運算中采用的傳統比特在特定時間內只能代表一個狀態——1或者0。這就是量子計算機與傳統計算機最大的不同之處。由于量子疊加狀態的不確定性,量子計算可以同時進行大量運算,它的潛在應用包括搜索由非結構化信息構成的數據庫,進行任務最優化和解決此前無法解答的數學問題。所以,量子計算機是大勢所趨。
實現方案眾多
量子計算機以其獨特的運算邏輯和強大的運算性能吸引了無數研究機構和科學家對其進行研究,也相繼取得了一些成果。量子計算機以處于量子狀態的原子作為中央處理器和內存,所以研制量子計算機,關鍵在于成功操控單個量子。相信大家一定對“薛定諤的貓”這一理論并不陌生,關在密閉籠子里的貓,由于量子狀態的不確定性,人們永遠不知道它是活著還是死亡。所以,處于宏觀世界的我們如何才能夠有效操控微觀世界的粒子,是極大的難題。從理論上講,量子計算機有幾十種體系,從實驗上也有十幾種實現方法。
阿羅什帶領他的團隊利用微米量級的高反射光學微腔實現了單個原子輻射光子的操作;瓦恩蘭的團隊則利用可結合激光冷卻技術,在離子阱中實現了單個離子的囚禁;IBM的托馬斯·沃森研究中心組建了一支龐大的研究團隊,依賴耶魯大學和加州大學圣巴巴拉分校過去幾年在量子計算領域取得的進展,意欲基于微電子制造技術實現量子計算;美國普林斯頓大學物理副教授杰森·培塔表示,他和加州大學圣巴巴拉分校的科學家利用電子的自旋特性,尋找到了操控電子的方法;利用聲波和超導材料,也可以實現量子計算機的拓展;總部位于加拿大的D-Wave公司的量子芯片使用了特殊的鈮金屬(元素符號Nb,一種類似于銀,柔軟的、可延展的金屬)材料,在低溫下呈超導態,其中的電流有順時針、逆時針以及順逆同時存在的混合狀態,而這正可以用來實現量子計算。
眾多方法中,最值得一提的便是阿羅什和瓦恩蘭的做法。阿羅什構造了一個腔,把單個光子囚禁在光腔里,實現量子的操控,再往腔里放入單個原子,使原子和光子相互作用,通過腔的損耗來調控它們的狀態。瓦恩蘭捕獲離子的方法,是用一系列電極營造出一個電場囚籠,離子如被裝進碗里的玻璃球,而后,用激光將離子冷卻,最終,最冷的一個離子安靜地待在碗底。他們獨立發明并優化了測量與操作單個粒子的實驗方法,而且單個粒子在實驗過程中還能保持量子的物理性質。
中國科學院院士郭光燦這樣評價阿羅什和瓦恩蘭的成就:量子計算這個領域已經取得了飛速發展,現在的技術已經超過當初的技術,但是起點是他們。我們現在關注的不是單個離子,而是多個離子的糾纏,比如兩個腔怎么連在一起,這是將來要做的,此外,還會有各種各樣的腔,比如光學腔、物體腔和超導腔等。現在做量子計算機,實際上就是做芯片,把很多離子糾纏在一起,分到各個區里面,如果這一步能實現,量子計算機有希望在這方面實現實質性突破。
過程艱難 但前景樂觀
自“量子計算機”的概念提出到現在的30年間,科學家們紛紛涉足,不管是在理論方面,還是實踐方面,都取得了一些不可忽視的成就。
近幾年來,量子計算機的領域更是全面開花,量子計算機不再是人們“只聞其名,不見其形”的概念型產品。英國布里斯托爾大學等機構以奧布賴恩為領導的研究人員更是在新一期美國《科學》雜志上宣布,成功研發出一種可用于量子計算的硅芯片。奧布賴恩表示,利用這種芯片技術,10年內可能就會研制出超越傳統計算機的量子計算機。
想要研制出實用的量子計算機,需要面臨科學技術方面的多重挑戰,其中最主要的兩大障礙就是:如何讓粒子長時間保持量子狀態,即保持相干性;如何讓盡量多的粒子實現共同計算,即實現量子糾纏。阿羅什和瓦恩蘭給出的實驗方法均成功地打破了這些障礙,實現了基礎性的突破。近幾年來,研究人員以他們的研究成果為出發點,不斷探索,取得了快速進展,可謂前景樂觀。
需要注意的是,量子計算機的出現會將網絡安全置于非常危險的境地,給現有的社會和經濟體系以及國防帶來潛在威脅。目前大部分的網絡保密是使用“RSA公開碼”的密碼技術。想要破譯這種密碼,就要對大數分解質因子,這是極其困難的。按照現有的理論計算,分解一個400位數的質因子,用目前最先進的巨型計算機也需要用10億年的時間,而人類的歷史才不過幾百萬年。然而,量子計算機能夠借助其強大的運算功能瞬間完成密碼破譯,這嚴重動搖了RSA公共碼的安全性。
目前,量子計算機給人們的印象不過類似于一個玩具,娛樂價值似乎更高一些,但是在不久的將來,它一定能夠引領計算機世界的潮流。
相關鏈接
量子計算機發展簡史
1982年,諾貝爾獎獲得者理查德·費曼(Richard Feynman)提出“量子計算機”的概念。
1985年,英國牛津大學的D. Deutsch進一步闡述了量子計算機的概念,并且證明了量子計算機比經典圖靈計算機具有更強大的功能。
1994年,貝爾實驗室的專家彼得·秀爾(Peter Shor)證明量子計算機能夠完成對數運算,而且速度遠勝傳統計算機。
2005年,世界第一臺量子計算機原型機在美國誕生,它基本符合了量子力學的全部本質特性。
2007年2月,加拿大D-Wave系統公司宣布研制成功16位量子比特的超導量子計算機。
2009年,世界第一臺通用編程量子計算機在美國國家標準技術研究院誕生。
2010年1月,美國哈佛大學和澳洲昆士蘭大學的科學家利用量子計算機準確算出了氫分子所含的能量。
2010年3月,德國于利希研究中心發表公報:該中心的超級計算機JUGENE成功模擬了42位的量子計算機。