量子理论中不可或缺的复数

朱崇恺

复数，是由几个世纪前的数学家发明的，由“实数”和“虚数”组成。尽管在数学中，虚数扮演着很重要的角色，但由于物理公式只适用于实数，所以很多人都认为虚数是“虚构”的，而复数这一概念对物理没有实际用处。

用来代表微观世界量子理论的出现，改变了“游戏规则”，成为第一个用复数表述的物理理论。如量子理论的核心——著名的薛定谔方程中就包含有虚数的基本单位i。最近发表在《自然》雜志上的一项研究证明，如果量子假设仅用实数来表述，那么关于量子网络的一些预测就会有所不同。研究小组提出了一个具体的实验建议，涉及两个粒子源以及放置在基本量子网络中的3个测量节点。该研究成果证明了虚数在量子力学理论中是不可或缺的，而且能让物理学家更好地理解量子理论。