量子领域的突破会是人类基础科学的再一次革命吗?
先说答案:肯定是的。
量子技术的突破将会导致第五次工业革命目前5G+AI技术的发展,引发第四次工业革命,以目前的态势来看,个人认为下一个突破应该就是量子了。量子领域的突破可能会引起第五次工业革命,目前看起来这个过程还有点长,需要科学家研究突破。
量子的应用领域主要有:量子通信、量子计算、量子测算。我们可以看一下中国科技技术大学量子物理研究部的研究方向:
量子方式与传统方式的区别量子计算机和传统计算机的区别
量子计算机与传统计算机的区别就是核武器与常规武器的区别。在“量子霸权”阶段,也就是指当量子计算机发展到50个比特时,计算能力将超越全球最快的传统计算机,实现“称霸”,也就是算力非常强劲,也许那个时候地震预报真的就解决了。各个终端设备都是无比的快,人类的追求已经不是目前所不能想象的了。
量子通信与数字通信的区别
量子通信技术也不会完全取代数字通信,两者相辅相成。比如量子秘钥分发机制,其本质是为了让数字通信更安全。只有等全部传统计算机被量子计算机取代后,量子隐形传态才有用武之地。量子通信事关国家信息和国防安全。
量子测量和普通测量的区别
量子测量不同于一般经典力学中的测量,量子测量会对被测量子系统产生影响,比如改变被测量子系统的状态;处于相同状态的量子系统被测量后可能得到完全不同的结果,这些结果符合一定的概率分布。量子测量是量子力学解释体系的核心问题,而量子力学的解释还没有统一的结论。除了实验物理上的考量之外,量子测量涉及的层面也包括了哲学观点。
以上技术的突破,将会改变我们生活的方方面面。如果说5G改变社会,那么量子技术将会改变世界。
总结计算机和因特网的普及,带来了第三次工业革命,数字通信技术的发展,带来了第四次工业革命。那么量子技术的发展,将会带来第五次工业革命。
如果对量子定义不牵扯到量子纠缠态和叠加态,实际上量子每天都在进步!但是科学就是科学,你们非要把叠加态和纠缠态在概念上拧进去,我看这没有前途。特别是现在的经典计算机上出现的模拟量子计算,新型的算法带来了科技的进步,我们必须承认,他利用了量子纠缠的概念,但它不是真正意义上的量子纠缠。特别是量子通讯中关于叠加态纠缠态和偏振态之间的关系,应用者将来会给出你正确的答案。一定意义上,你可以把它看作量子的进步,但和我们媒体上宣传的概念相去甚远,请我们的公众媒体,不要把量子科学当作神学来传播,你们可以直接致电科学院系统,相信答案是肯定的,这个世界上没来世,没来生!
数学对于物理学来说,它到底多么重要,仅仅只是工具吗?
在问答里面讲数学,估计得冷,大家看到数学加物理得疯掉。
我还是想试试能不能讲点新意思,让大家丢弃数学只能用来烧脑的刻板印象。其实学好数学绝对能发财,这个我们最后讲。先从基础知识点开始吧。
数学对于物理乃至前沿物理无比重要有志于在科学上有一番成就的同学,请注意以下这个基本联系:
力学→热学→电磁学→光学→理论力学→数学物理方法→原子物理→电动力学→热力学统计→量子力学→固体物理→微分几何与广义相对论→高等量子力学→量子场论基础→量子电动力学→量子色动力学→弦理论和M理论!
如果你对自己在科学界封神抱有极大的渴望,想在前沿物理留名,或者有朝一日捧起诺贝尔奖,光宗耀祖,请参照上述路线进行修炼即可。不出二十年可神功大成。
现代科学根本离不开数学爱因斯坦说:“科学没有宗教如同瘸子,宗教没有科学如同盲人。”我们也可以说,“科学没有数学那叫民科”。
科学正式从哲学和神学中分离出来,就是从牛顿的神作《自然哲学中的数学原理》开始。
“大统一”的路上的巅峰之作,目前占统治地位的是“麦克斯韦方程组”:
麦克斯韦方程组以如此优美的形式,完整阐述了电和磁的相互转化规律,堪称物理学中最优美的方程没有之一!它也正是现在生活在这个时代我们一切技术的最大支撑。
统一了电和磁后,人类当然还不满足,我们再次向粒子之间的强力、弱力、电磁力这三种作用关系发起挑战。这档事要取个通俗且高大上的名字,就叫“粒子标准模型”。有志于献身当前最前沿学科的同学先别激动,我们看看下面的标准模型的数学表达公式:
别以为标准模型是拍脑袋拍出来的,这可是有严密的数学推导和实验数据的,这个模型能精确地解释和预言很多现象。当然你连读第一段都困难,那可以当我没说。
数学专业是最赚钱的专业很多同学读完上面的文字和公式就得跪了。觉得那是书呆子玩的文字游戏吧?学这个有啥用,还不得饿死!
本猫只能说同学们别傻了,人家能弄这两个方向的,首先智力就碾压99%的人了好不好。现代社会什么最赚钱?当然是去金融市场里面收割菲菜最流行啦。什么时候让你上车,什么时候让你解套,什么时候让你跟风清仓,都可以建模分析预测的,这些就是数学应用的本事啦。
能算出基本粒子轨迹的人,弄这个还不小菜一碟?
结语所以嘛,本猫放弃什么股票和基金之类的啦,玩不过我还躲不起吗。
我是猫先生,感谢阅读。
我是数学李老师,看说说我的看法。
对于数学和物理,这两门学科,在我看来其实是相互促进的。
我们平时总说数学是一门工具学科,应用数学可以来更好的研究其他学科。
但其实,数学对物理的发展绝不仅仅是工具。
这里,我来举一下牛顿的例子来解释上面这句话是什么意思。
如果说到牛顿,大家想到他的很多都是物理学家,但其实他也是最伟大的数学家之一。
牛顿对数学的贡献之一就是创立了微积分。通过微积分的引入,让数学的计算一下拓展了不知道多少,借由微积分,数学的计算开始更多的思考所谓的极限问题。
但这还不是最伟大的。伟大的是牛顿将微积分引入了物理。将微积分引入物理的意思,大致如下:
我们在学习初中物理时,很多物理量是通过多个量的乘积来定义的,如s=vt,做功可用力与位移的乘积。在这些乘法定义中,都是一个恒定量乘某段时间间隔,在经典物理中,时间与空间都是连续而又均匀变化的,如我们研究的匀速运动。而恒定物理量并不随着时间空间的变化而变化。但这必然都是特殊情况,是为了让初学物理者能较容易明白其中的概念。在一般情况下,我们讨论的物理量都是以时间空间为基本变量的函数,类似“变力做功”“变速运动”,这些问题就需要微积分的思想来进行求解。而微积分解决物理问题的关键就是用无穷次分割,将物理量分解为微小的单元量,每一个单元量都与中学物理定义相对应,然后在进行累加。举个简单的例子,在研究变速运动时,可以进行对于速度进行无限分割,这样在每一个小段中的速度最终趋近于匀速,这样就对应了我们理解的匀速运动,然后将这些小段累加起来,表示的就是这一变速运动的过程
所以数学引入物理,除了帮助更好的理解物理,同时也在发展物理。这时候数学就不仅仅是工具这么简单了。