量子物理探究

物理/計(jì)算機(jī)科學(xué)

項(xiàng)目背景

量子論與相對(duì)論并稱現(xiàn)代物理學(xué)的兩大基石。作為現(xiàn)代科學(xué)前沿、“研究物質(zhì)世界微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的物理學(xué)分支”，量子物理以微觀粒子波粒二相性為根基，圍繞不確定性原理、互補(bǔ)原理、薛定諤方程展開，經(jīng)由普朗克、愛因斯坦、珀?duì)?、薛定諤、海森伯、泡利等科學(xué)史上熠熠生輝的物理學(xué)巨擘們的反復(fù)爭(zhēng)論與論證（1927年第五屆索爾維會(huì)議召開，主要圍繞新舊量子力學(xué)展開探討，參會(huì)21名學(xué)者中有17位諾貝爾獎(jiǎng)得主，極大推動(dòng)了量子力學(xué)的發(fā)展），最終提供了一種觀察、描述、闡釋自然和宇宙的全新方法。時(shí)至今日，量子物理已經(jīng)成為現(xiàn)代科學(xué)的基石，在諸多產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)落地。量子計(jì)算機(jī)、量子通信、核磁共振，“從分子生物到化學(xué)材料，從原子到核能，從計(jì)算機(jī)到天文學(xué)…現(xiàn)代工業(yè)體系70%與量子力學(xué)有關(guān)。發(fā)達(dá)國(guó)家有超過1/3的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值與量子力學(xué)有關(guān)?！表?xiàng)目將聚焦量子物理這一前沿科學(xué)領(lǐng)域。

項(xiàng)目介紹

項(xiàng)目?jī)?nèi)容包括電子雙縫實(shí)驗(yàn)、波函數(shù)、薛定諤方程、量子系統(tǒng)、量子諧振子等。學(xué)生將通過項(xiàng)目對(duì)量子物理經(jīng)典理論形成系統(tǒng)性整體認(rèn)識(shí)，在結(jié)束時(shí)提交項(xiàng)目報(bào)告，進(jìn)行成果展示。

適合人群

高中生/大學(xué)生

量子物理、理論物理、物理等專業(yè)或者對(duì)天體物理、宇宙論等現(xiàn)代物理學(xué)說感興趣的學(xué)生；學(xué)生需要具備量子物理、波函數(shù)和量子過程基礎(chǔ)

導(dǎo)師介紹

麻省理工學(xué)院終身教授

Professor Mark won the Rudolf Kippenhahn Prize for his thesis work. He was an ITC postdoctoral fellow at the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics from 2009-2012, and a Hubble fellow from 2012-2013. In 2014, Dr. Mark joined the MIT physics faculty as Assistant Professor. In 2016 he won an Alfred P. Sloan Fellowship in Physics. Professor Mark was promoted to Associate Professor in 2018. Professor Mark is a theoretical astrophysicist whose research interests broadly cover structure and galaxy formation, dark matter physics, and large-scale hydrodynamical simulations. He makes extensive use of numerical simulations using state-of-the-art high-performance supercomputers around the world.

Mark導(dǎo)師為理論天體物理學(xué)家，現(xiàn)任麻省理工學(xué)院（MIT）物理系終身教授，曾獲素有“諾貝爾風(fēng)向標(biāo)”美譽(yù)的美國(guó)斯隆研究獎(jiǎng)（Sloan Research Fellowship）、國(guó)際天文和天體物理界最具聲望的博士后獎(jiǎng)勵(lì)Hubble Fellow，以及哈佛-史密松天體物理中心博士后研究獎(jiǎng)金。導(dǎo)師的主要研究興趣包括星系結(jié)構(gòu)和形成、暗物質(zhì)物理和大規(guī)模流體動(dòng)力學(xué)模擬。他是迄今為止最詳細(xì)的星系形成模擬之一揭示計(jì)劃（Illustrate Program）的主要設(shè)計(jì)者。

任職學(xué)校

麻省理工學(xué)院（MIT）創(chuàng)立于1861年，是世界著名私立研究型大學(xué)，在計(jì)算機(jī)科學(xué)方向享有盛譽(yù)，在2020年U.S.News世界大學(xué)排名綜排位列第二、計(jì)算機(jī)工程CE專排蟬聯(lián)首位。學(xué)校孕育了90位諾貝爾獎(jiǎng)得主、59位美國(guó)國(guó)家科學(xué)獎(jiǎng)?wù)芦@得者，以及75位麥克阿瑟獎(jiǎng)獲得者。

項(xiàng)目大綱

量子物理概論：電子雙縫實(shí)驗(yàn) Introduction to quantum physics

波函數(shù) The quantum wavefunction

薛定諤方程 The Schroedinger equation

玩具量子系統(tǒng) Toy quantum system

量子諧振子 Quantum harmonic oscillator

項(xiàng)目回顧與成果展示 Program Review and Presentation

論文輔導(dǎo) Project Deliverables Tutoring

時(shí)間安排與收獲

7周在線小組科研學(xué)習(xí)+5周論文輔導(dǎo)學(xué)習(xí) 共125課時(shí)

學(xué)術(shù)報(bào)告

優(yōu)秀學(xué)員獲主導(dǎo)師Reference Letter

EI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等級(jí)別索引國(guó)際會(huì)議全文投遞與發(fā)表（可用于申請(qǐng)）

結(jié)業(yè)證書

成績(jī)單