양자세계는 어떤 모습인가요? 이를 접한 적이 없는 사람들에게 양자역학의 인상은 모든 공상 과학 영화의 판타지 개념이다. 많은 사람들은 안의 지식이 정확하다고 굳게 믿는다. 내가 너에게 간단한 이해를 보여 줄게. 양자 세계가 어떤 모습인지 알아보다.
양자 세계는 어떻게 생겼습니까? 1 신기한 양자 세계를 탐구하기 전에 먼저 고전 세계, 즉 우리의 일상생활의 세계를 되돌아봐야 한다. 20 세기 이전에 고전 세계에 대한 우리의 인식은 주로 인류 역사상 가장 유명한 두 과학자 중 한 명인 뉴턴 경으로부터 나왔다.
뉴턴의 초기 생활은 상당히 비참하다. 그는 영국의 작은 마을에서 태어났다. 그의 아버지는 그가 태어나기 3 개월 전에 돌아가셨다. 세 살 때, 어머니는 또 결혼하셨고, 뉴턴은 할머니에게 양육을 맡겼다. 뉴턴은 어머니가 자신을 버리고 계부의 집에 불을 지르고 싶어 하는 것을 원망했다. 그 10 까지 의붓아버지가 돌아가시자 어머니는 돌아와서 그와 함께 살았다. 16 살 때, 어머니는 그에게 학교를 그만두고 농사일을 돕게 했다. 다행히 중학교 교장이 인재를 너무 좋아해서 그의 집에 가서 로비를 했는데, 그와 같은 총명한 아이가 책을 읽지 않는 것은 너무 아쉬웠다. 게다가 그의 삼촌도 경제적으로 도움을 주겠다고 말하자 뉴턴은 학교로 돌아갔다. 우리는 이 위대한 중학교 교장에게 감사해야 한다: 그가 없으면 뉴턴 경은 평생 지구를 수리할 것이다.
뉴턴 18 살에 캠브리지 대학 삼일학원에 입학했습니다. 이것은 세계에서 가장 유명한 대학 중 하나입니다. 아이들은 물리학, 화학, 생리학, 의학, 문학, 평화, 경제학 등 노벨상이라는 세계 최고의 상이 있다는 것을 알아야 한다. 지금까지 케임브리지대 삼일학원 사제는 이미 32 개의 노벨상을 수상했다. 아시아 전체, 48 개국, 40 억여 명의 인구가 30 개 미만의 노벨상을 받았다는 것을 알아야 한다. 그러나, 이렇게 많은 노벨상을 받는 것은 삼일학원이 유명한 주된 원인이 아니다. 이 대학이 유명한 진짜 이유는 여기에 뉴턴이 있기 때문이다.
뉴턴은 스물두 살에 캠브리지 대학을 졸업했다. 그해 영국에서 큰 역병이 발생하자 뉴턴은 그의 집 농장으로 돌아가 피난했다. 피난 2 년 동안 그는 후세에 영향을 미치는 수백 년 동안 미적분학, 분광학, 중력이라는 세 가지 주요 발견을 했다. 뉴턴이 이런 기적을 창조할 수 있었던 가장 중요한 이유 중 하나는 그가 매우 노력했기 때문이다. 예를 들어, 한 번은 친구를 집에 초대해서 밥을 먹었는데, 친구가 와서 뉴턴이 서재에서 일하는 것을 발견했습니다. 친구가 기다리고 또 기다렸는데 나오지 않고 닭 한 마리를 혼자 먹고 뼈 한 무더기를 남기고 떠났다. 뉴턴은 서재에서 나와 접시 속의 뼈를 보고 문득 깨달았다. "내가 먹지 않은 줄 알았는데, 내가 이미 먹었구나." 말을 끝내고 그는 서재로 돌아가 일했다.
2 년 후 뉴턴은 캠브리지로 돌아와 26 세의 두 번째 루카스 수학 교수가 되었다. 이때부터 뉴턴의 인생은 순조로웠다. 29 세에 영국 왕립학회 원사로 당선되고, 46 세에 영국 의회 의원으로 당선되고, 56 세에 황가 주화국장이 되고, 60 세에 황가학회 원장이 되었다. 뉴턴은 역사상 최초로 봉작된 과학자이자 역사상 처음으로 국장 대우를 받는 과학자이다. 그가 죽은 후, 한 시인은 특별히 그를 찬양하는 시를 썼는데, 시는 이렇게 말했다. "자연의 법칙은 어둠 속에 숨어 있다. 신이 말하기를' 뉴턴을 놓아라' 라고 하면 세상은 밝아진다. "
뉴턴 경은 왜 이렇게 높은 명성을 얻었습니까? 그는' 자연철학의 수학 원리' 라는 매우 위대한 학술 저작을 썼기 때문이다.
이 책에서 뉴턴 경은 고전 역학, 뉴턴 역학이라고도 하는 새로운 학과를 세웠다. 그 핵심은 뉴턴의 3 법칙과 만유인력의 법칙이다.
뉴턴의 제 1 법칙은 외부 힘이 없다면 물체가 항상 원래의 운동 상태를 유지할 것이라고 말했다. 아이들은 일상생활에서 자주 이런 경험을 한다. 집에서 게임을 하는 것이 즐겁고, 엄마가 갑자기 밖에 나가서 운동을 하라고 하면 지루함을 느낄 것이다. (윌리엄 셰익스피어, 햄릿, 가족명언) 또 예를 들어, 밖에서 즐거운 시간을 보내고 있는데, 네 엄마가 갑자기 집에 가서 밥을 먹으라고 하면, 너는 분명히 원하지 않을 것이다. 마찬가지로, 당신이 그것을 밀지 않으면, 그것은 결코 움직이지 않을 것입니다. 진공에서 움직이는 물체는 멈추게 하지 않는 한 멈추지 않는다. 물리학에서 우리는 물체가 원래 운동 상태를 유지하려는 특성을 관성이라고 부르기 때문에 뉴턴의 제 1 법칙은 관성의 법칙이라고도 한다.
뉴턴의 제 2 법칙은 힘이 물체의 운동 속도를 바꿀 수 있다고 말한다. 우리는 당신이 그것을 밀면 움직이는 정지된 물체를 상상할 수 있습니다. 움직이는 물체, 만약 당신이 그것을 잡는다면, 그것은 멈출 것이다. 또 다른 중요한 점은 물체의 질량이 클수록 운동 상태를 바꾸는 데 필요한 힘이 커진다는 것이다. 예를 들어 장난감 차 한 대가 너를 향해 달려온다. 그것을 막으려면, 너는 손을 뻗어 그것을 잡기만 하면 된다. 하지만 만약 정말로 차가 너를 향해 달려온다면, 너는 막고 싶어, 보통 사람은 할 수 없어. 너는 반드시 슈퍼맨 같은 슈퍼히어로가 되어야 한다. 우리는 뉴턴의 두 번째 법칙을 게으름의 법칙으로 볼 수 있다. 사람이 게을러질수록 그의 타성이 커질수록 변화하기가 더 어렵다. 마찬가지로 물체의 질량이 클수록 관성이 커질수록 바꾸기 어렵다.
뉴턴의 세 번째 법칙에 따르면, 만약 당신이 물체에 작용력을 가하면, 당신은 그 물체의 크기가 같은 방향의 반대 반작용력을 얻을 수 있다고 합니다. 예를 들어, 많은 아이들, 특히 소년들은 공을 치는 것을 좋아한다. 네가 공을 칠 때, 너는 두 손의 통증을 느낄 것이다. 왜냐하면 네가 공을 칠 때, 너의 손이 공에 힘을 가하면, 공은 오히려 너의 손에 같은 반력을 주기 때문이다. 박수를 치면 힘을 주면 할수록 손이 더 아픕니다. 볼 상대의 반작용력도 그만큼 커지기 때문입니다.
이 세 가지 운동 법칙 외에도 뉴턴 경은 만유인력의 법칙이라는 힘에 관한 새로운 법칙을 발견했다. 그것은 두 개의 질량이 있는 물체 사이에 상호 흡인력이 있다는 것을 말하는데, 그 크기는 두 물체의 질량에 비례하여 두 물체 사이의 거리의 제곱에 반비례한다. 이 힘은 우주 전체에서 유비쿼터스입니다. 예를 들어, 바로 이런 힘으로 익은 사과가 나무에서 떨어지게 하는 것이다. 또 다른 예로, 이 힘은 달이 지구 주위를 돌고 행성이 태양 주위를 돌게 하는 힘이다. 이런 유비쿼터스 흡인력을 중력이라고 한다.
이 법칙들은 매우 간단합니다. 그렇죠? 하지만 이런 간단한 규칙들을 얕보지 마라. 그것들로 우리는 태양이 언제 동쪽에서 떠오르는지, 달이 언제 둥글고 언제 부족할지 예측할 수 있다. 이러한 예측은 분, 초, 심지어 더 짧은 시간까지 정확할 수 있습니다. 거시적인 세계, 즉 우리의 일상생활의 세계에서 해와 달과 별, 강과 호수, 작은 장작 기름 소금, 뉴턴 경이 발견한 이러한 법칙들을 정확하게 묘사할 수 있다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 계절명언)
뉴턴 역학의 큰 성공으로 인해 20 세기 이전의 과학자들은 일반적으로 뉴턴의 3 대 법칙과 만유인력의 법칙이 우주 전체를 지배하는 궁극적인 진리라고 믿었다. 대표적인 인물 중 하나는 프랑스의 유명한 수학자이자 물리학자 라플라스이다.
라플라스는 유명한 과학자 달랑벨을 만나기 위해 18 세에 추천서를 가지고 파리로 갔다. 달랑벨은 그를 어린 소년으로 여기고 그를 외면했다. 라플라스는 자신이 쓴 논문 한 편을 달랑벨에게 주었다. 달랑벨이 신문을 다 본 후 태도가 180 도 크게 돌았고, 180 이 왔다. 그는 즉시 라플라스를 만났을 뿐만 아니라, 자발적으로 그의 대부가 될 것을 제의했다. 나중에는 심지어 그에게 사관학교에 가서 가르치라고 권했다. 그래서, 당신이 충분히 우수하다면, 최고의 추천인은 사실 당신 자신입니다.
그 사관학교에서 라플라스는 키가 작은 학생과 밀접한 관계를 맺고 있는데, 그는 나폴레옹, 앞으로 유럽에 큰 영향을 미칠 장군이다. 나폴레옹이 프랑스 권력의 정점에 오르면서 라플라스도 그 뒤를 따랐다. 나폴레옹이 황제였을 때, 심지어 프랑스 내무부 장관으로 임명되어 중국의 공안부장에 해당했다. 불행히도, 라플라스는 과학 연구 방면에서 좋은 사람이지만, 행정 관리 방면에서는 철두철미한 실패자이다. 내무 대신의 직위에서 겨우 6 주 동안 머물다가 나폴레옹은 직무를 해임되었다.
라플라스는 뉴턴 역학의 충실한 신자이다. 그는 우주의 현재 상태를 과거의 결과와 미래의 원인으로 볼 수 있다고 말한 적이 있다. 똑똑한 사람이 어느 순간 모든 힘과 모든 물체의 운동 상태를 알 수 있다면, 미래는 과거처럼 그 앞에 나타날 것이다. (조지 버나드 쇼, 지혜명언) 라플라스는 전지전능한 현자라고 불리다가 나중에는 라플라스요라고 불린다. 뉴턴 역학이 미래를 결정할 수 있을 정도로 강하다는 이런 견해를 결정론이라고 하는데, 20 세기까지 학계의 주류 관점이었다.
결정론이 성행하는 가장 좋은 예는 라플라스 자신의 이야기이다. 그는 뉴턴 역학으로 태양계의 모든 행성의 운동을 계산한 후' 천체역학' 이라는 책을 써서 왕위에 오른 나폴레옹에게 바쳤다. 나폴레옹은 책을 다 읽고 나서 그에게 물었다. "당신의 책은 모두 하늘에 관한 것입니다. 너는 왜 한 글자도 하나님을 언급하지 않느냐? " 라플라스가 대답했다. "폐하, 제 이론에서는 신의 존재를 가정할 필요가 없습니다."
하지만 20 세기 이후 과학자들은 뉴턴 역학이 실제로 우리 일상생활의 거시세계에만 적용된다는 사실을 발견했고, 규모가 특히 작은 미시세계에서는 통하지 않는다는 것을 알게 되었다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언)
얘들아, 나와 함께 간단한 사고 실험을 하자. 망치로 깨뜨린 석두 한 조각이 작은 석두 한 조각이 될 것이다. 이 작은 석두 조각도 더 작은 석두 조각으로 깨질 수 있다. 만약 네가 계속 두드리면, 너는 결국 가장 작은 석두 을 두드릴 수 있고, 네가 아무리 두드려도, 너는 더 이상 나눌 수 없다. 이 가장 작은 "석두" 를 원자라고 합니다. 원자의 개념은 고대 그리스인들이 2000 여 년 전에 제기한 것이다. 하지만 고대 그리스인들이 말한 원자는 완전히 철학적 추측이다. 원자 개념을 과학적으로 설명하는 첫 번째 사람은 유명한 오스트리아 물리학자 볼츠만이다.
볼츠만에 대한 재미있는 이야기를 들려드리겠습니다. 볼츠만은 매우 이상한 선생님이다. 그는 수업시간에 칠판에 글씨를 쓰는 것을 좋아하지 않지만, 혼자 강단에서 계속 이야기하고 있다. 어떤 학우가 그에게 불평했다, 선생님, 앞으로 칠판에 공식을 써야 하는데, 말만 해도 우리는 기억할 수 없다. 볼츠만은 동의했다. 그러나 다음 날 그는 또 수업시간에 말했다. 마지막으로 이 문제를 보면 1 더하기 1 은 2 가 이렇게 간단하다는 결론을 내렸다. 그러다가 갑자기 학생에 대한 자신의 마지막 약속이 떠올라 분필을 들고 칠판에' 1+ 1=2' 라고 적었습니다.
볼츠만은 세계가 원자로 구성되어 있다고 생각했고 이를 바탕으로 통계역학이라는 학과를 창설했다. 하지만 당시 사람들은 일반적으로 원자론을 믿지 않았기 때문에 학계에서는 볼츠만에 많은 반대자들이 있었습니다. 이들은 일년 내내 원자론을 공격하고 볼츠만 본인을 직접 공격하며 매우 고통스러웠다. 볼츠만은 자신이' 시대의 조류와 싸우는 약자' 라고 생각했었다. 하지만 볼츠만은 외롭지 않았고, 한 젊은 독일 과학자가 그의 편에 서 있었다. 하지만 볼츠만은 마음이 거만해서 그를 지지하는 독일인들이 모두 무명졸이라고 생각하여 전혀 개의치 않았다. (윌리엄 셰익스피어, 햄릿, 자신감명언) 하지만 이 독일 과학자는 다른 사람이 아니라 앞으로' 양자론의 아버지' 로 불리게 될 플랑크입니다.
현재 과학 연구는 원자가 확실히 존재한다는 것을 증명했다. 그러나 부피는 매우 작아서 1 미터의 10 억분의 1 에 불과하다. 얼마나 작습니까? 지구상의 모든 사람이 원자처럼 작아진다면, 그들을 하나씩 쌓아 두는 것은 키 1 미터만큼 키가 크지 않다. 하지만 원자는 가장 기본적인 입자가 아닙니다. 원자의 중심에는 원자의 10 분의 1 에 불과한 양전기가 있는 원자핵이 있다. 원자핵 밖은 음전기가 있는 전자로 부피가 작다.
우리는 이미 세계의 모든 물질이 원자로 구성되어 있다고 말했다. 원자 외에 또 하나의 흔한 것이 있는데, 바로 빛이다. 과학자들은 일찍이 19 세기에 빛이 실제로 광속으로 전파되는 파동이라는 것을 발견했다. 파동이란 무엇입니까? 파동은 어떤 물건이 전파 과정에서 진동하는 현상이다. 예를 들어, 물결은 물의 진동으로 인해 발생합니다. 또 다른 예로, 음파는 공기 진동으로 인해 발생합니다. 파동에도 에너지가 있다. 주파수가 높을수록 파장이 짧을수록 에너지가 높아진다.
위 그림에서 가운데 색이 있는 부분은 바로 우리 눈에서 볼 수 있는 빛이며, 이를 가시광선이라고 한다. 비가 내린 후 하늘에는 아름다운 무지개가 자주 나오는데, 무지개에는 빨강, 오렌지, 노랑, 녹색, 파랑, 인디고, 보라색의 7 가지 색이 있다. 가시광선의 주파수 범위는 적색과 자광 사이이다. 붉은 빛의 주파수가 가장 낮고, 파장이 가장 길고, 에너지가 가장 낮다. 보라색 주파수가 가장 높고 파장이 가장 짧고 에너지가 가장 높다. 적색보다 에너지가 적은 것은 적외선으로 야시장치, 리모컨 TV, 에어컨을 만드는 데 사용할 수 있다. 적외선 에너지보다 작은 것은 마이크로웨이브로 물체를 가열하는 데 사용할 수 있다. 우리 집의 전자레인지는 바로 마이크로웨이브 에너지의 특성을 이용하여 물체를 가열하는 것이다. 마이크로웨이브 에너지보다 더 낮은 것이 있습니다. 바로 라디오입니다. 우리의 텔레비전, 라디오, 휴대폰, 무선 네트워크 신호는 모두 라디오를 통해 전송된다.
내가 방금 말한 것은 저에너지 빛이다. 먼저 고에너지의 빛을 말하다. 자광보다 더 에너지가 많은 것은 자외선이다. 만약 우리가 오랫동안 햇볕을 쬐면, 우리의 피부는 햇볕에 탔고, 햇볕에 타면 우리는 자외선이다. 자외선 에너지보다 높은 것은 엑스레이입니다. 엑스레이는 강한 관통력을 가지고 있다. 우리가 병원에 가서 검진을 받으러 갔을 때 엑스레이를 사용했다. X 선 에너지보다 더 높은 것은 감마선이다. 감마선의 에너지는 매우 높기 때문에 특수한 메스로 환자를 수술할 수 있다.
방금 우리는 과학자들이 일찍이 19 세기에 빛이 광속으로 전파되는 파동을 발견했다고 말했다. 하지만 1900 년에 앞서 언급한 플랑크는 물체의 열 복사에서 나오는 빛의 에너지가 연속적이지 않고 일부분이라는 놀라운 발견을 했습니다. 크기는 빛의 빈도에 플랑크 상수라는 작은 상수를 곱한 것과 같습니다. 우리가' 양자화' 라고 부르는 것은 사실 물리량 자체가 불연속적이며 항상 하나씩 분포되어 있다는 것을 의미한다. 즉, 양자세계에는 항상 물리량의 최소값이 있는데, 고전 세계처럼 직접 0 이 될 수는 없다. 이 위대한 발견은 양자세계의 문을 열었고, 플랑크는 19 18 년 노벨 물리학상을 수상했다.
플랑크에 대한 재미있는 이야기가 있다. 상을 받은 후 플랑크는 종종 각 대학에 초청되어 강의한다. 신고 내용이 같기 때문에, 시간이 지남에 따라 그의 운전기사도 말할 수 있다. 한번은 운전사가 플랑크에게 당신의 보고를 이미 외웠다고 말했습니다. 다음 수업을 들으러 가겠습니다. 플랑크가 동의했다. 그래서 다음 연설에서, 운전사는 플랑크 대신 보고를 해서 순조롭게 완성했다. 하지만 이어지는 시청자 질문 과정에서 한 관객이 기술적인 질문을 해 운전자를 직접 난처하게 했다. 다행히 운전기사는 반응이 빨라서 대답했다. "이 문제는 매우 간단하다. 무대 아래 운전기사조차도 대답할 수 있다. 그가 너에게 말하도록 해라. " 그리고 무대 아래 있는 플랑크가 무대에 올라 현장을 구했다.
1905 년, 위대한 물리학자 아인슈타인은 인류가 양자세계를 아는 길에서 한 걸음 더 나아갔다. 그는 빛이 실제로 광자라는 입자라고 지적했다.
우리는 이미 인류 역사상 가장 유명한 과학자 두 명이 있다고 말했다. 그 중 한 명은 뉴턴 경이고 다른 한 명은 아인슈타인이다. 뉴턴 경과 마찬가지로 아인슈타인의 초기 생활도 순조롭지 못했다. 아인슈타인은 독일의 한 유대인 가정에서 태어났다. 그는 독일 군대에서 복무하지 않기 위해 스위스의 한 대학에 가서 공부했다. 결국 첫해 수능에서 지고 이듬해 취리히 이공계에 합격했다. 아인슈타인은 상당히 오만해서 대학 기간 동안 강의를 듣지 않는 경우가 많다. 설상가상으로, 당시 대학 수업은 지금처럼 그렇지 않았다. 큰 학급에 다닐 때 한 교실에 수십 명, 심지어 수백 명의 학생이 있었는데, 네가 가지 않으면 선생님이 발견하지 못할 것이다. 하지만 아인슈타인이 대학에 다닐 때 교실은 10 학생밖에 없었다. 네가 가지 않으면 선생님이 하나 잡으신다. 아인슈타인은 자주 수업에 가지 않기 때문에, 그의 선생님은 그에게 매우 만족하지 않는다. 당시 그들의 물리학과 주임 웨버는 아인슈타인이 다른 사람의 의견을 듣지 않는다고 비판했다. 이것은 아인슈타인이 졸업할 때 대학에서 일자리를 찾지 못한 매우 심각한 결과를 초래했다.
대학을 졸업한 지 2 년 후 아인슈타인은 매우 어렵게 지냈다. 그는 중학교에서 가르치고, 아이에게 과외를 하고, 심지어 한동안 무직자를 한 적이 있다. 나중에 한 대학 친구 아버지의 도움으로 베른 특허국에서 안정된 직장을 찾았습니다. 이 직업은 월급은 높지 않지만 상대적으로 자유롭기 때문에 아인슈타인은 그가 사랑하는 물리 연구에 종사할 시간을 갖게 되었다.
1905 년, 무명이었던 아인슈타인이 갑자기 사람들의 시야에 들어왔다. 1 년 동안 그는 세계를 놀라게 한 세 가지 주요 발견을 했는데, 각각 좁은 상대성 이론, 브라운 운동, 광전효과였다. 아인슈타인의 신기한 표현으로 사람들은 나중에 1905 를' 아인슈타인의 기적의 해' 라고 불렀다. 아인슈타인의 3 대 발견 중 광전효과는 양자세계를 인식하는 두 번째 단계이며 아인슈타인은 192 1 으로 노벨 물리학상을 수상했다.
이 글은 이묘 민주와 건설출판사' 아이에게 양자역학을 들려주다' 에서 발췌한 것이다. 자세한 내용은 원문을 읽어 주세요.
양자세계는 어떤 모습인가요? 2 양자란 무엇입니까? 양자론에 따르면 양자는 물질의 가장 기본적인 단위이자 에너지의 가장 기본적인 전달체이며, 양자는 분할할 수 없다. 만약 어떤 사물이 가장 작은 불가분의 기본 단위를 가지고 있다면, 우리는 그것이 양자화라고 말할 수 있고, 가장 작은 단위를 양자라고 부를 수 있다. 잘 알려진 모든 분자, 원자, 전자, 광자 등 미시입자는 양자의 한 형태이다.
양자 기술이 중요한 이유는 무엇입니까?
첫째, 양자역학이 건립된 후 전체 미시물리학의 이론적 틀이 되어 뒤이어 또 하나의 성공을 가져왔다. 양자역학 해석화학. 원소주기표, 화학반응, 화학결합, 분자의 안정성은 모두 양자역학의 법칙으로 인해 발생한다.
양자역학은 우리가 우주를 이해하는 데 도움이 된다. 우리 우주는 빛에서 기본 입자, 원자핵, 원자, 분자, 대량의 원자로 구성된 응집물질까지 다양한 척도를 뛰어넘었다. 양자역학은 이러한 방면을 이해하는 데 중요한 역할을 하므로 현대 기술의 기초가 되었다.
미시적 잣대에서 각종 기본력의 통일은 이론물리학의 중대한 문제이며 양자역학에 의존한다. 암흑물질과 암흑에너지와 같은 다른 미해결 수수께끼도 양자역학에 의존한다.
항성 발광, 백란성, 펄서, 태양 중성미자 진동, 우주 배경 방사선, 심지어 우주 구조의 기원과 같은 많은 천문 현상은 양자역학의 법칙 때문이다.
도체, 절연체, 자석, 초전도 등과 같은 많은 재질 특성. 전자에서 유래한 양자 행동. 양자역학은 풍부한 기술과 응용을 가져와 인류의 문명과 역사를 심각하게 변화시켰다. 그것은 우리가 원자력으로부터 새로운 에너지를 얻을 수 있게 해 주며, 또한 우리가 태양에너지를 더 효율적으로 이용할 수 있게 해 준다. 핵폭탄은 세계사에 영향을 미치고, 원자력은 원자력의 평화적 이용이다.
양자역학은 정보 혁명을 위한 하드웨어 기반을 제공한다. 레이저, 반도체 트랜지스터, 칩의 원리는 모두 양자역학에서 나온다. 양자역학은 또한 디스크와 CD 의 정보 저장, 발광 다이오드, 위성 위치 확인, 내비게이션 등의 신기술을 가능하게 한다. 양자역학이 없다면 인터넷과 스마트폰은 존재하지 않을 것이다. 양자역학은 또한 엑스레이, 전자현미경, 양전자 소멸, 광학, 자기공명영상 등 재료과학 기술, 의학, 생물학에 대한 분석 도구를 제공한다.
일찍이 1990 년대에 노벨 물리학상 수상자인 레이드먼은 양자역학이 당시 미국 국내총생산의 3 분의 1 에 기여했다고 지적했다. 오늘날, 이 비율은 심지어 더 높다. 우리나라에게 양자 기술의 시장 전망도 상당히 넓어서 발전 속도가 매우 빠르다. 우리나라 양자통신산업의 경우 20 17 년 시장 규모는 18 억원에 이를 것으로 예상되며 2023 년까지 805 억원에 이를 것으로 예상된다.
대조적으로 중국은 양자 컴퓨팅 분야에서 여전히 세계 선진 수준을 따라잡는 단계에 있다. 양자 통신 분야에서 중국은 줄곧 세계 선두를 달리고 있다. 20 16 년 우리나라 묵자호 실험위성의 성공적인 발사는 우리나라 양자통신 산업화의 시작을 상징한다. 20 17 년, 세계 최초의 장거리 양자 기밀 통신 백본' 경해간선' 이 본격적으로 개통되었다. 양자 통신은 기존 통신 방식에 비해 장기적이고 높은 보안성을 갖추고 있어 정무 국방 금융 등 민감한 분야 정보 전송의 기밀 요구 사항을 완벽하게 충족할 수 있다. 동시에 양자통신산업도 근대 이래 중국이 개척한 최초의 새로운 산업으로 이정표적인 의의를 가지고 있다.
양자통신이란 간단히 말하면 양자역학의 원리를 이용해 정보 보안 문제를 해결하는 통신 기술이다. 그중 한 가지 유명한 원리는 양자 얽힘이다. 일반적으로 양자 시스템의 한 물리량 값은 미리 정해진 것이 아니라 어떤 측정 근거를 사용하는지에 따라 달라진다. (윌리엄 셰익스피어, 윈스턴, 양자명언) 또한 양자 얽힘에 있는 두 입자의 경우, 한 입자의 측정 결과에 따라 거리가 얼마나 멀리 떨어져 있든 간에 다른 입자의 상태가 즉시 결정됩니다. 아인슈타인이' 유령 같은 초거리 작용' 이라고 부르는 것은 양자 통신의 이론적 기초이다.
기존의 통신 방법은 암호화 알고리즘이나 암호화 기술을 기반으로 합니다. 컴퓨팅 능력이 암호화 알고리즘을 해독할 수 있을 정도로 강하면 도청될 위험이 있다. 양자만의 특성은 복제 불가, 불확실성 등' 선천적 우세' 를 갖게 한다. 양자 "키" 를 사용하여 정보를 전송하면 암호화된 내용이 해독되지 않고 도청자가 "포착" 되어 정보 암호화의 "병목 현상" 을 해결할 수 있는 솔루션을 제공합니다.
비밀통신의 꿈을 향해 열심히 달리다-묵자 양자과학 실험위성 중국 20 16 년 8 월 발사, 20 17 년, 별지 양자키 배포 성공률은 이미 10 kbps 에 달하며 성지 양자를 성공적으로 검증했다 현재 시스템 최적화를 통해 키 배포 속도는 100 킬로비트/초 (kbps) 수준에 도달했으며 초보적인 실용적 가치를 가지고 있습니다.
1120km! 2020 년' 묵자호' 양자과학 실험위성은 새로운 성과를 거두었다. 과학자들은' 묵자호' 를 양자얽힘의 원천으로 이용해 양자얽힘을 두 개의 먼 곳에 분배하고, 국제적으로 처음으로 얽힌 양자키 배포를 실현했다. 양자통신의 실제 응용을 위한 중요한 토대를 마련했다.
오늘날 세계는 100 년 동안 만나지 못한 큰 변화를 겪고 있으며, 기술 혁신은 그 중 하나의 핵심 변수이다. 특히 양자과학 분야에 이르기까지 여전히 최상층 설계와 미래 지향적 배치를 강화하고, 정책 지원 체계를 보완하고, 기초연구 돌파와 핵심 기술 공관을 가속화하고, 높은 수준의 인재 팀을 양성하고, 산학연구의 협동혁신을 추진해야 한다. 이러한 업무는 과학기술 종사자들의 근면한 노동에 의지할 수 있을 뿐만 아니라 각급 당위 정부의 전략적 판단, 고도의 지원, 전반적인 조정이 필요하며, 각급 정부 부처가 과학기술 혁신 발전을 중시하고, 새로운 지식을 배우고, 새로운 추세를 파악할 필요가 있다.
우리는 세계 새로운 과학기술혁명과 산업변화에서 중국이 과학기술 발전의 국제 경쟁제고지를 선점하고 발전의 새로운 우세인 양자기술이 가장 찬란한 명주 중 하나가 될 수 있기를 기대합니다.