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中外科学家联手 能否打破“时间带宽极限”百年物理魔咒

科工力量  · 公众号  ·  · 2017-07-12 08:51

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就是这个公式,是不是和初中所学的T·ω=2π非常像,初中内容是该公式的简化。

最关键的突破点是非对称


上世纪理论物理的中心结果之一是诺特定理,它得名于20世纪初的女性数学家埃米·诺特, 在1915年被发现 1918年发布。虽然牛顿发表的物理学著作《自然哲学的数学原理》早就指出物理学科作为一门科学所具有的哲理性,但是直到这个定理的提出,人们才意识到物理学背后蕴藏的哲学可以这么深刻。它仅用经典力学的原理就可以认出量子力学的许多物理量,比如和海森堡测不准原理相关的物理量。甚至仅仅凭生活经验就能得出许多重要的物理规律:


由物理定律不随着空间中的位置而变化就能得出线性动量的守恒律;

由物理定律不随着空间中的角度而变化就能得出角动量的守恒律;

由物理定律不随着时间的变化而变化就能得出著名的能量守恒定律。


(艾米·诺特像)


这个定理指出对于力学体系的每一个连续的对称变换,都有一个守恒量与之对应。反过来我们当然能够明白,如果这种变换不连续或者不对称,原先守恒的量自然就不存在了。时间就是一种只能单向流动的物理量,是以孤立系统的熵总是增加的。


在量子物理中,要实现非对称的系统,关键在于找出守恒不存在的边界。这是一项非常难又非常有价值的工作。美籍华人科学家李政道和杨振宁就是因为提出在弱相互作用中宇称不守恒,并在1956年被吴建雄证而获得诺贝尔奖。


而在2008 年普林斯顿大学的 Haldane教授又提出一项非对称的理论——光子单向边缘态理论,并获得2016年的诺贝尔物理学奖。他预言了磁光材料光子晶体的边界可以存在这种模式。就是这一方法指导科学家最终打破了这一困扰光电谐振/波导系统近百年的魔咒——时间带宽极限。







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