量子理論中不可或缺的復(fù)數(shù)

朱崇愷

復(fù)數(shù)，是由幾個(gè)世紀(jì)前的數(shù)學(xué)家發(fā)明的，由“實(shí)數(shù)”和“虛數(shù)”組成。盡管在數(shù)學(xué)中，虛數(shù)扮演著很重要的角色，但由于物理公式只適用于實(shí)數(shù)，所以很多人都認(rèn)為虛數(shù)是“虛構(gòu)”的，而復(fù)數(shù)這一概念對物理沒有實(shí)際用處。

用來代表微觀世界量子理論的出現(xiàn)，改變了“游戲規(guī)則”，成為第一個(gè)用復(fù)數(shù)表述的物理理論。如量子理論的核心——著名的薛定諤方程中就包含有虛數(shù)的基本單位i。最近發(fā)表在《自然》雜志上的一項(xiàng)研究證明，如果量子假設(shè)僅用實(shí)數(shù)來表述，那么關(guān)于量子網(wǎng)絡(luò)的一些預(yù)測就會有所不同。研究小組提出了一個(gè)具體的實(shí)驗(yàn)建議，涉及兩個(gè)粒子源以及放置在基本量子網(wǎng)絡(luò)中的3個(gè)測量節(jié)點(diǎn)。該研究成果證明了虛數(shù)在量子力學(xué)理論中是不可或缺的，而且能讓物理學(xué)家更好地理解量子理論。