
關注風雲之聲
提升思維層次
導讀
你如果問一個19世紀的實體學家為什麼有些物質能導電,有些物質不導電,他能給你的最好的回答也隻是同義反複而已。
本視訊是2021年9月11日袁岚峰老師關于“量子資訊原理與技術”主題的直播節選
(百年前就提出的量子,為什麼突然成為熱門話題?| 科技袁人)
視訊連結:
抖音視訊:
https://v.douyin.com/NJP4TXH/
本視訊釋出于2021年10月1日,點贊量已達1萬
精彩呈現:
為什麼有些物質能導電?比如說銅和鋁能導電是吧?它們是非常好的導體,有些物質不導電,比方說木頭和塑膠它就不導電,然後後面我們又會發現有些物質是半導體,比方說矽和鍺,有些物質是超導體,比方說低溫下的一些金屬,這些問題傳統理論是完全沒法解釋的。
你如果問一個19世紀的實體學家,說為什麼有些物質能導電,有些物質不導電,他能給你的最好的回答也不過是說,那些能導電的物質裡邊電子是自由的,不導電的物質裡邊,電子是不自由的,這實際上我們在中學和國小學到的導電理論就是這樣的,所謂自由電子理論是吧?
但是仔細想一想這真的算一個解釋嗎?實際上它沒有解釋任何東西,它隻是同義反複而已,因為它隻是告訴你,你如果能導電,你就把它叫做自由電子,不能導電就把它叫不自由電子。
那你要問他你能不能預測呢?能不能告訴我為什麼銅和鋁裡面的電子就是自由的,木頭和塑膠裡面的電子就是不自由的?回答是因為它根本預測不了,是以這個理論它隻是玩一個文字遊戲而已,隻有在有了量子力學之後,我們才發展出整個一套新的理論,叫做能帶理論,能量的能,領帶的帶,條帶的帶,這個能帶理論是能夠讓你去做計算,能夠精确地預測,哪些物質能導電,哪些物質不導電。
我們還能夠發明出新的物質,比方說半導體和超導體,然後量子力學不但是能夠解釋現實世界已經有的現象,而且它還能夠發明一些新的裝置,比方說雷射器和發光二極管,這個大家也都經常用,比方說我現在用這個雷射筆,這個就是量子力學,用量子力學的效應才能造出來的,如果沒有量子力學,你是完全不能了解雷射這種現象的。
是以現代社會所有的技術成就,都離不開量子力學。是以你如果要問,量子力學有什麼用是吧?這是一個非常外行的問題,說明你肯定對量子力學一無所知,你如果對量子力學有一點了解,你就肯定不會問這種問題了。