薛定谔的猫师傅

量子计算百年-群星闪耀时:国际量子年

Science ZH ↓ 37 episodes

量子不只是“高冷理论”——它藏在你的手机芯片、电脑、医院激光仪器里!2025联合国“国际量子年”特别企划,把百年量子史诗讲成你愿追更的“科学故事汇”:每集仅10分钟,通勤、午休就能听完;约40集共400分钟,完整吃透量子百年脉络。这里没有枯燥公式,只有“反套路”科学群星:被劝“别学理论物理”的普朗克,1900年失眠夜算出“量子常数”掀翻经典物理;爱因斯坦提“光量子”时,连普朗克都直呼“太颠覆”;玻尔、海森堡在争论中搭起量子框架,把“能量是颗粒”的想法,变成今天量子计算机的基石。每10分钟都有“科研名场面”,也藏“生活关联”——你的手机摄像头,都能在量子史里找源头。带你读故事的是清华物理系博士栾春阳:深耕离子阱量子硬件,在《科普中国》《...

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薛定谔的猫师傅

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Science

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Nov 2, 2025

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Episodes

【11】马克斯·玻恩(上)——量子力学的概率诠释:玻恩规则 28.09.2025

薛定谔写出方程却懵了:波函数 ψ 到底是啥?1926 年马克斯・玻恩给出颠覆性答案 —— 波函数模平方 |ψ|²,就是粒子出现的概率密度!这一 “玻恩规则”,让抽象数学符号有了实验意义:电子散射时,|ψ|² 大处电子多;双缝干涉中,明暗条纹正是概率分布的模样。 即便爱因斯坦质疑 “上帝不掷骰子”,玻恩仍坚守这一诠释。后来散射实验、原子光谱测量反复验证,规则成量子力学基石,玻恩也凭此获 1954 年诺奖。他还与海森堡共建矩阵力学,堪...

【12】马克斯·玻恩(下)——被隐藏的量子巨人:矩阵力学的诞生与奠基 28.09.2025

1925 年量子力学陷 “灵感碎片” 困境:海森堡靠光谱数据算出 “不遵守乘法交换律” 的表格,却不知其本质。关键时刻,玻恩一眼识破 “这是矩阵代数”,拉上精通数学的约旦组队,形成 “物理直觉 + 数学工具” 铁三角。 三人三个月内连发两篇奠基论文:先以《Zur quantenmechanik》确立矩阵为量子核心工具,再靠 “三人论文” 推导出关键的 “位置 - 动量非对易关系”,为不确定性原理埋下伏笔。面对 “不物理” 的质疑,玻恩以精准的光谱计算、...

【10】沃尔夫冈・泡利(下)——量子力学的“和事佬”,预言 “幽灵中微子” 24.09.2025

量子力学刚诞生就陷 “内战”?1926 年矩阵力学(抽象表格算数据)与波动力学(直观波形画电子)吵到索尔维会议像辩论赛,泡利却凭数学直觉破局:证明两派是 “一枚硬币的两面”,只是描述微观世界的不同角度! 更传奇的是,1920 年代末 β 衰变能量 “凭空消失”,有人质疑能量守恒,泡利 1930 年写信自嘲 “我是提不可探测粒子的疯子”,却坚定预言:β 衰变会产生 “中性小粒子”(后名中微子)—— 它穿地球像穿空气,26 年后才被实验捕捉!...

【9】沃尔夫冈・泡利(上)——电子“单身公寓法则”:为啥元素周期表能这么整齐? 24.09.2025

元素周期表为啥能按规律排列?石头为啥不会突然散架?答案藏在泡利给电子立的 “规矩” 里!1920 年代,反常塞曼效应让经典理论束手无策 —— 多电子原子光谱在磁场里 “乱分裂”,朗德的 g 因子只是数学补丁,没人知其本质。 21 岁写相对论综述的天才泡利,一眼看穿症结:电子 “身份证” 少了一位!他 1925 年预言电子有第四个二值量子数,还提出不相容原理 —— 同一原子里,没有两个电子的 “四位身份证” 完全相同,像 “单身公寓” 只能住...

【8】路易·德布罗意(下)——电子竟然真的是一种波: 电子衍射实验 23.09.2025

2025 联合国 “国际量子年” 特别企划!当德布罗意说 “电子有波动性” 被嘲 “天方夜谭”,1925 年美国贝尔实验室一场意外,竟成最幸运神助攻:真空管爆炸后,镍靶高温退火长成完美单晶,54eV 电子束射向它,探测器在 50° 角突现 20 倍强度尖峰 —— 数据与德布罗意公式误差不到 1%! 更具戏剧性的是汤姆逊父子:父亲 J.J. 证电子是 “粒子”(1906 诺奖),儿子 G.P. 用金箔拍出电子衍射圆环,证其 “波动性”(1937 诺奖)。这场跨越三十年...

【7】路易·德布罗意(上)——“离经叛道”的物理学家: 电子也有“波粒二象性”? 23.09.2025

2025 联合国 “国际量子年” 特别企划!当所有人都觉得 “电子是粒子”,法国公爵德布罗意却偏说 “电子也有波动性”—— 这位弃外交仕途的 “叛逆贵族”,1924 年靠 104 页博士论文,抛出 “物质波假说”(λ=h/p),敢预言 “电子过晶体必现衍射”,连爱因斯坦都惊呼 “掀开伟大面纱一角”! 没人信的 “脑洞”,竟靠一场实验室事故实锤:1927 年贝尔实验室真空管爆炸,镍晶体重结晶,电子束真的打出衍射环!37 岁的他更成首位凭博士论文拿诺奖的人...

【6】尼尔斯·玻尔(下)——玻尔的“美丽错误”:原来世界在底层是概率性的? 21.09.2025

拿诺奖的原子模型,为何算错氦原子能量?1922 年玻尔凭 “电子轨道模型” 登顶诺奖,却藏着致命漏洞:算氦原子基态能量偏差 38%,钠光谱在磁场里 “乱分裂”,银原子束过磁场只偏两束(而非理论预言的奇数束)—— 经典轨道图像彻底崩塌。 但正是这个 “半经典混血” 的 “错误”,倒逼出量子革命:德布罗意说 “电子也有波动性”,薛定谔写方程弃 “轨道”,波恩更颠覆认知 —— 电子是 “概率云”,位置只能用概率描述!玻尔从惊呼 “物理学要完”,...

【5】尼尔斯·玻尔(上)——原子结构的革命:玻尔的原子轨道模型 21.09.2025

当经典物理撞上 “原子稳定性危机”—— 电子本应秒速坠入原子核,现实却稳如磐石;氢原子光谱只亮四条 “神秘谱线”,经典理论完全失灵 ——28 岁丹麦物理学家玻尔,在卢瑟福实验室交出了颠覆性答案。 1913 年,他发表 “伟大的三部曲” 论文,用 “定态轨道”“量子跃迁”“角动量量子化” 三大假设,给电子划了 “专属停车位”:电子只在特定轨道稳定运行,跃迁时释放的光子能量,刚好匹配氢原子的离散光谱。从 Hα 红光到 Hδ 紫光,计算值与实验完...

【4】阿尔伯特·爱因斯坦(下)——光量子假说的三重证词:从质疑到革命 21.09.2025

26 岁专利局职员爱因斯坦抛出的 “光量子假说”,竟被学界骂成 “异端”—— 连量子奠基人普朗克都直言 “走得太远”,说这只是 “数学技巧,不是物理实在”。 这场争议一闹就是二十年,却藏着最戏剧性的科学接力:普朗克一边质疑一边力荐爱因斯坦,成了 “矛盾的守护者”;美国物理学家密立根花十年造 “顶配实验” 想推翻理论,结果数据狠狠 “打脸”,被迫承认 “方程全对”;康普顿用 X 射线玩起 “光子台球赛”,首次 “看见” 光子撞电子的痕迹,中...

【3】阿尔伯特·爱因斯坦(上)——震惊世界的小职员:爱因斯坦的光量子理论 21.09.2025

1887 年赫兹的一个意外发现,让 “光电效应” 成了经典物理的 “死结”:红光再强也打不出电子,紫光轻轻一照电子就 “秒现身”,这些反常识现象,连顶尖物理学家都摸不着头脑。 直到 1905 年,26 岁的爱因斯坦 —— 这位白天审专利、晚上在草稿纸写满 “奇怪符号” 的瑞士专利局职员,突然抛出 “光量子假说”:光不是连续的波,而是一份份 “光子啤酒”,只能整杯喝,不能分着来!还写下光电方程,把困扰学界的谜题全解开。 可这个颠覆认知的理...

【2】马克斯·普朗克(下)——出道即巅峰的普朗克:能量量子化的诞生 20.09.2025

经典物理遇上大麻烦:维恩公式管不了长波,瑞利 - 金斯公式一到紫外就疯(直接算出 “能量无限大” 的 “紫外灾难”),俩公式像 “半块拼图”,谁都拼不完整黑体辐射的真相。 直到 1900 年,普朗克被一场晚宴上的实验数据 “砸醒”—— 他抛开经典束缚,用数学 “内插法” 把俩公式拼出完美曲线,还偷偷加了个 “离经叛道” 的假设:能量不是连续的,是 “一份一份” 的!可他自己都慌了,只敢叫这 “数学技巧”,甚至花十年想把它塞回经典物理的框...

【1】马克斯·普朗克(上)——经典热力学大厦上的“乌云”:黑体辐射问题 20.09.2025

19 世纪末的物理学家有多狂?普朗克的老师直接劝他 “别学理论物理,大厦都盖完了”—— 毕竟牛顿能算行星,麦克斯韦统一光和电,热力学定律更是 “铁律”。可开尔文勋爵一句话泼了冷水:“天空飘着两朵乌云”,其中一朵,竟让经典物理直接 “塌了角”。 这朵乌云就是 “黑体辐射”:德国炼钢要测温,靠看炉口颜色太不靠谱,物理学家想算准辐射规律,结果算出两个 “半吊子公式”—— 瑞利 - 金斯公式一到紫外就疯了,说能量能 “无限大”(这就是 “...

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