青年报·青春上海记者 刘春霞/文 吴恺/图

“量子力学”到底是什么？对很多人来说，这个词语始终代表着复杂的公式和晦涩难懂的概念。11月11日下午，上海师范大学物理学教授冯勋立做客上海市中小学“科普校园行”活动品牌栏目“倾听诺贝尔”，为徐汇区田林第三小学、宝山区通河新村第二小学等八所学校的同学们进行了一场关于量子世界的线上直播。通过深入浅出的语言和生动的案例，冯勋立教授带领同学们遨游量子世界。

  科学没有权威科学永远在追求真相  

“倾听诺贝尔”是上海市中小学“科普校园行”科学家巡讲活动的特色系列科普讲座，已经开展了三年，旨在为青少年解读当年评选出的诺贝尔奖，是上海乃至全国极少以青少年为对象的诺贝尔奖解读活动。

2022年的诺贝尔物理学奖颁发给了三位研究量子的科学家，以表彰他们“进行了纠缠光子的实验，确立了对贝尔不等式的不成立，并开创了量子信息科学”。此次“倾听诺贝尔”活动中，冯勋立教授首先从量子力学的起源讲起，带同学们了解那个时代的科学家们在一个全新的物理学分支中进行的持久而艰苦的科研探索。

1900年，普朗克提出辐射量子假说，1905年，爱因斯坦引进光量子的概念；1913年，玻尔在卢瑟福原有核原子模型的基础上建立起原子的量子理论……与此同时，由于量子学说与经典物理学差异过于巨大，在当时的学界也不断引发争议和讨论。最著名的质疑要数1935年爱因斯坦等人联合发表论文质疑量子力学的完备性。来自物理学界泰斗级人物的质疑，给了研究量子力学的科学家们很大的压力，但物理学的后辈们没有被“权威”吓倒，一代代科学家们夜以继日地实验、研究，最终，克劳瑟、阿斯派克特和塞林格三位科学家的实验成果证明了当年爱因斯坦的质疑是错误的，他们也如愿摘得了物理学界的最高奖项。

冯勋立教授告诉孩子们，科学没有权威，科学永远在追求真相，这是量子力学发展过程中给予我们的有益启示。他表示，量子力学实际上给我们提供了一个全新的认识世界的方法——光既是波又是粒子，一个电子既在“这里”又在“那里”。“我们所在的世界其实也充满着未知性，我们所闻所见只是这个世界无数可能性的一种。”

  在孩子们心中种下爱科学的种子  

只要谈起量子力学，就很难饶过一个术语——薛定谔的猫。冯勋立教授用平实浅显的语言告诉同学们，“薛定谔的猫”是由物理学家薛定谔提出的一个思想实验。实验需要将一只猫关在装有少量镭和氰化物的密闭容器里。镭的衰变存在几率，如果镭发生衰变，就会触发机关打碎装有氰化物的瓶子，猫就会死亡；而如果镭不发生衰变，猫就能存活。根据量子力学理论，由于放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加，猫也应该处于死猫和活猫的叠加状态。这只既死又活的猫就是所谓的“薛定谔猫”。

初次听到这个有趣却又有些“残忍”的实验，不少同学纷纷表示难以理解。这是因为宏观世界的物体都具有确定的位置，遵循着牛顿力学等经典物理规律。例如，用同样的力度和角度击打同一个球，球就会在空中划出同样轨迹的弧线，无论击打几次都是如此，但微观世界时时刻刻都充满了不确定性、不稳定性，因此 “薛定谔的猫”原本是用来解释微观粒子世界的种种特点。但随着量子物理学的发展，如今“薛定谔的猫”还延伸出了平行宇宙等物理问题和哲学争议。

冯勋立教授讲解说，经过一百多年的不断发展和完善，量子力学已经为人类带来了许多革命性的发明创造，例如如今一颗尖端芯片上能够摆放数十亿个微处理器，这一切都归功于量子力学；又比如能够快速完成大量复杂运算的量子计算机，能够实现相隔数千公里无延迟交流的量子通信。可以预料，量子力学将在未来扮演着越来越重要的作用。

此次“倾听诺贝尔”线上直播活动带同学们一窥量子世界的精彩与神秘，也在孩子们心中种下了一颗热爱科学的种子。

青年报·青春上海记者 刘春霞/文 吴恺/图

编辑:陆天逸

来源:青春上海News—24小时青年报