物理学技术革命之第二次量子技术革命

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摘要 1665年，一场可怕的瘟疫在英国伦敦流行，剑桥大学被迫停课，学生们都回家躲避。当时只有23岁的艾萨克·牛顿（Issac Newton）也在其中，回到了位于伍尔索普村的一个庄园里，在这里待了18个月。这段时期被晚年的牛顿称为"是我发明创造时期的顶峰"，正是在这段时期里，牛顿潜心自由的钻研开普勒、笛卡尔、阿基米德、伽利略等前辈科学家的主要论著，并发明了微积分，发现了牛顿运动的定律、万有引力定律以及光色散定律等一生中最伟大的几个成就。牛顿将力学体系化后，当时处于萌芽阶段的机械制造有了理论基础，快速发展起来。后来蒸汽机被发明，且不断的被改进提升效率，由蒸汽机带来的"动力革命"引起了从手工劳动向动力机器生产转变的重大飞跃，促使了纺织、船舶、铁路等产业飞速发展，这场"动力革命"也被称之为第一次工业革命。1873年，英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwel）出版了《论电和磁》，建立了完整的电磁场理论，将电学、磁学、光学统一起来，并预言了电磁波。对于麦克斯韦来说，他是站在法拉和W.汤姆逊这两位巨人的肩上。他面对众说纷纭的电磁理论，以深邃的洞察力完成了电、磁、光的统一。有了电磁理论的支撑，发电机和电动机相继问世，电器开始用于代替机器，进入人们的生活和生产中。强电能够提供绝大部分生产和生活的能源，而弱电能够提供主要的通信手段（电报、电话等），从此电力开始成为补充和取代以蒸汽机为动力的新能源。另一方面，在1862年，法国人德罗夏提出了四冲程理论，成为内燃机发明的科学基础。19世纪70~80年代，以煤气、汽油为燃料的内燃机相继问世，此后不久，以柴油为燃料的内燃机也研制成功。内燃机的工作效率远远高于蒸汽机，大大提高了工业部门的生产力，特别是迅速推动了交通运输领域的革新。如果使用蒸汽机来发动汽车的话，恐怕需要数十平方米的空间才能容纳动力部分。而如果利用油气为原料的内燃机，动力部分可以缩小放置于仅四平米的汽车当中。这场"电气革命"也被称之为第二次工业革命。19世纪末期，经典力学与电动力学的理论框架已建立完善，并完成了机械革命和电气革命。当时的物理学家普遍很自满的认为，所有的物理系统都可以被经典力学与电动力学的基本方程描述，尽管还存在"两朵乌云"，其中一朵便是黑体辐射中的紫外发散问题。然而正是这一朵乌云，逐渐发酵导

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金芳洲. 物理学技术革命之第二次量子技术革命[J]. 现代物理知识, 2019, 31(6): 35-39.

$author.xingMing_EN. [J]. Modern Physics, 2019, 31(6): 35-39.