对量子力学做出杰出贡献的人和事

对量子力学做出杰出贡献的人和事第一页，共五十七页，2022年，8月28日LouisdeBroglie

LouisVictordeBroglie，

著名法国物理学家。1910年取得历史学学位。在哥哥影响下，他转向物理学，1913年获物理学学士学位。1923年，他把光的波粒二象性推广至实物粒子，在此基础上，1924年向巴黎大学提交了关于物质波理论的博士论文，并获得博士学位。但是物质波理论的发表，并未引起物理界的注意，幸运的是他的博士论文的抄本碰巧传到爱因斯坦手中。爱因斯坦不仅支持了普朗克的量子论，而且把德布罗意推上了物理学舞台。薛定谔就是接受了这种物质波的思想后，建立起量子力学的。德布罗意是世界上第一个以博士论文获得诺贝尔物理学奖（1929年）的学者。

第二页，共五十七页，2022年，8月28日薛定谔猫Schroedinger'scat

实验内容：这只猫十分可怜，她被封在一个密室里，密室里有食物有毒药。毒药瓶上有一个锤子，锤子由一个电子开关控制，电子开关由放射性原子控制。如果原子核衰变，则放出α粒子，触动电子开关，锤子落下，砸碎毒药瓶，释放出里面的氰化物气体，猫必死无疑。这个残忍的装置由薛定谔所设计，所以此猫便叫做薛定谔的猫。薛定谔猫是关于量子理论的一个理想实验第三页，共五十七页，2022年，8月28日

由于原子核在何时衰变是随机事件，具有不确定性，所以在密室未打开进行观测之前，猫的状态也是不确定的，用量子力学的术语来说，就是处于“死与活的叠加状态”——既死了又活着！

按照常识，密室中猫的状态必是以下两者之一：猫死了，猫还活着。但量子力学告诉我们，存在一种二者叠加的状态：猫既是死的又是活的。这种混沌不确定的状态在密室被打开之前将一直保持下去。只有等到密室被打开的一瞬间，某个确定态才会从不确定的叠加态中蹦出来。宏观物体具有了量子的测不准性。第四页，共五十七页，2022年，8月28日1.薛定谔简介(E．SchrÖdinger,1887～1961)

奥地利理论物理学家，波动力学的创始人。薛定谔1887年生于维也纳。1910年获得博士学位。第一次世界大战期间，他服役于一个炮兵要塞，利用闲暇研究理论物理学。战后回到第二物理研究所。1920年担任M．维恩的物理实验室助手。1921年，薛定谔受聘到瑞士苏黎士大学任数学物理学教授，在那里工作了6年。1927年接替普朗克任柏林大学理论物理学教授。同年当选为普鲁士科学院院士。1933年受德国纳粹党徒的迫害，离开苏黎士到英国任牛津大学物理学教授。同年和狄拉克一起荣获诺贝尔物理学奖。波动力学的建立第五页，共五十七页，2022年，8月28日1936年回到奥地利，1938年奥地利沦陷，薛定谔再度受到纳粹的迫害，于9月1日仅“带了一只小小皮箱”逃往爱尔兰的都柏林，在都柏林高级研究所，成为理论物理学的领导。在那里，他逗留了17年。在此期间，他继续从事科学研究，并发表了许多论文。1956年，他回到奥地利，成为维也纳大学物理系的名誉教授。奥地利政府给了他极大的荣誉，设立了以他的名字命名的国家奖金，并把第一次奖金授予他本人。

1957年薛定谔接受了德国高级荣誉勋章。他还被许多大学和科学团体授予荣誉学位，其中包括英国伦敦皇家学会、柏林普鲁士科学院、奥地利科学院等。1961年1月4日，在奥地利病逝。第六页，共五十七页，2022年，8月28日路德维希·玻尔兹曼：1844年2月20日－1906年9月5日)是一位奥地利物理学家和哲学家。作为一名物理学家，他最伟大的功绩是发展了通过原子的性质（例如，原子量，电荷量，结构等等）来解释和预测物质的物理性质（例如，粘性，热传导，扩散等等）的统计力学，并且从统计意义对热力学第二定律进行了阐释。1906年，他的精神状态已经糟糕到他不得不离职。当年9月他在与他妻子及女儿在意大利的里亚斯特度假时自缢身亡。“原子论”和“唯能论”的争论:普朗克站在玻尔兹曼一边，但由于普朗克当时名气还小，最多只是扮演了玻尔兹曼助手的角色。玻尔兹曼却不承认这位助手的功劳，甚至有点不屑一顾。尽管都反对“唯能论”，普朗克的观点与玻尔兹曼的观点还是有所区别。尤其让玻尔兹曼恼火的是，普朗克对玻尔兹曼珍爱的原子论并没有多少热情。晚年，当普朗克向他报告自己以原子论为基础来推导辐射定律时,才转怒为喜。第七页，共五十七页，2022年，8月28日保罗·朗之万：1872年1月23日－1946年12月19日），法国重要的物理学家，主要贡献有朗之万动力学及朗之万方程。他是反法西斯知识分子警觉委员会的创始人之一，该委员会是一个尾随1934年2月6日极右暴乱成立的反法西斯组织。他曾于1944年至1946年任法国人权联盟主席（当时他刚加入了法国共产党）。1897年，他来到剑桥大学，在约瑟夫·汤姆孙的指导下于卡文迪许实验室学习。后来，朗之万回到巴黎大学，并在皮埃尔·居里的指导下于1902年取得博士学位。1904年，朗之万成为法兰西学院的物理学教授。1909年任法兰西学院教授，1934年当选为法兰西科学院院士，1930年和1933年曾两度当选为索尔维物理学会议主席。于1934年入选法国科学院。他是德布罗意的博士导师。

居里夫人晚年跟丈夫生前的学生保罗·朗之万有一段韵事，这个事件在法国闹得风风雨雨。爱因斯坦对这件事的看法是：“如果他们相爱，谁也管不着。”他在1911年11月23日给居里夫人写了封信。他们都取得了非凡的学术成就，都是被后人景仰的物理学家。多年后，居里夫人的孙女嫁给了郎之万的孙子。第八页，共五十七页，2022年，8月28日经典量子力学照片

世界上绝无仅有的照片：在一幅照片里集中了如此之多、水平如此之高的人类精英。

第九页，共五十七页，2022年，8月28日第十页，共五十七页，2022年，8月28日玛丽亚·斯克沃多夫斯卡-居里（波兰语：MarieSkłodowska-Curie，1867年11月7日－1934年7月4日），通常称为玛丽·居里（法语：MarieCurie）或居里夫人（MadameCurie），波兰裔法国籍女物理学家、化学家。她是放射性现象的研究先驱，是获得两次诺贝尔奖的第一人及唯一的女性，也是唯一获得二种不同科学类诺贝尔奖的人。玛丽·居里是巴黎大学第一位女教授。1995年，她与丈夫皮埃尔·居里一起移葬先贤祠。玛丽·居里的成就包括开创了放射性理论，放射性的英文Radioactivity是由她命名的，她发明了分离放射性同位素的技术，以及发现两种新元素钋（Po）和镭（Ra）。在她的指导下，人们第一次将放射性同位素用于治疗癌症。1891年追随姐姐布洛尼斯拉娃至巴黎读书。她在巴黎取得学位并从事科学研究。她是巴黎和华沙“居里研究所”的创始人。1903年她和丈夫皮埃尔·居里及亨利·贝克勒共同获得了诺贝尔物理学奖，1911年又因放射化学方面的成就获得诺贝尔化学奖。她的长女伊雷娜·约里奥-居里和长女婿弗雷德里克·约里奥-居里于1935年共同获得诺贝尔化学奖。第十一页，共五十七页，2022年，8月28日虽然玛丽·居里是法国公民，人身在异国，但也从未忘记她的波兰出身。她教女儿波兰文，也带她们去过波兰。她以祖国波兰的名字命名她所发现的第一种元素钋，并在1932年在她的家乡华沙建立了由她的姐姐、医生布洛尼斯拉娃主持的镭研究所（即现在的玛丽亚·斯克洛多夫斯卡-居里肿瘤学研究所，华沙居里研究所）。玛丽·居里因暴露在过量放射线而导致的再生障碍性贫血，在1934年病逝于法国上萨瓦省的疗养院，暴露在过量放射线的原因可能是在第一次世界大战时使用流动式X光机所造成。在第一次世界大战时期，居里夫人倡导用放射学救护伤员，推动了放射学在医学领域里的运用。居里夫人常是货币和邮票上的主题，在20世纪90年代的通货膨胀中，居里夫人的头像曾出现在波兰和法国的货币和邮票上。96号化学元素锔（Cm）就是为了纪念居里夫妇所命名的。除获诺贝尔奖外，她的各种荣誉称号有：会员56个，会长2个，院士19个，院长1个，博士20个，教授1个，荣誉市民3个；另外获得奖金10项，奖章16枚。爱因斯坦曾说：“在所有著名人物中，居里夫人是唯一不为荣誉所腐蚀的人。”第十二页，共五十七页，2022年，8月28日故事：父子诺贝尔奖1927年，乔治.汤姆逊著名的约瑟夫.汤姆逊的儿子，证明了电子的波动性。戴维逊和汤姆逊分享了1937年的诺贝尔奖金。有意思的是，J.J.汤姆逊因为发现了电子的粒子性而获得诺贝尔奖，G.P.汤姆逊却推翻了老爸的电子是粒子的观点，证明电子是波而获得同样的荣誉。历史有时候，实在富有太多的趣味性。相似的科学豪门，也不是绝无仅有：

居里夫人和她的丈夫皮埃尔居里于1903年分享诺贝尔奖(居里夫人在1911年又得了一个化学奖)。他们的女儿约里奥居里(IreneJoliot-Curie)也在1935年和她丈夫一起分享了诺贝尔化学奖。1915年，WilliamHenryBragg和WilliamLawrenceBragg父子因为利用X射线对晶体结构做出了突出贡献，分享了诺贝尔物理奖金。大名鼎鼎的尼尔斯玻尔获得了1922年的诺贝尔物理奖。他的小儿子，埃格玻尔(AageBohr)于1975年在同样的领域获奖。

卡尔塞班(KarlSiegbahn)和凯伊塞班(KaiSiegbahn)父子分别于1924和1981年获得诺贝尔物理奖。

第十三页，共五十七页，2022年，8月28日

乔治·汤姆孙爵士

约瑟夫·汤姆孙爵士

第十四页，共五十七页，2022年，8月28日

1666年，23岁的牛顿为了躲避瘟疫，回到乡下的老家度假。在那段日子里，他一个人独立完成了几项开天辟地的工作，包括发明了微积分（流数），完成了光分解的实验分析，以及万有引力的开创性工作。在那一年，他为数学、力学和光学三大学科分别打下了基础，而其中的任何一项工作，都足以让他名列有史以来最伟大的科学家之列。很难想象，一个人的思维何以能够在如此短的时间内涌动出如此多的灵感，人们只能用一个拉丁文annusmirabilis来表示这一年，也就是“奇迹年”。故事：奇迹年第十五页，共五十七页，2022年，8月28日

1905年的爱因斯坦也是这样。在专利局里蜗居的他在这一年发表了6篇论文，3月18日，发表关于光电效应的文章，这成为了量子论的奠基石之一。4月30日，发表了关于测量分子大小的论文，这为他赢得了博士学位。5月11日和后来的12月19日，两篇关于布朗运动的论文，成了分子论的里程碑。6月30日，发表题为《论运动物体的电动力学》的论文，这个不起眼的题目后来被加上了一个如雷贯耳的名称，叫做“狭义相对论”。9月27日，关于物体惯性和能量的关系，这是狭义相对论的进一步说明，并且在其中提出了著名的质能方程E=mc2。

第十六页，共五十七页，2022年，8月28日量子论被人们戏称为“男孩物理学”量子论的发展几乎就是年轻人的天下：1925年，海森堡做出矩阵力学的时候，他刚刚24岁。爱因斯坦1905年提出光量子假说的时候，也才26岁。玻尔1913年提出他的原子结构的时候，28岁。德布罗意1923年提出相波的时候，31岁。在历史上闪闪发光的量子论的主要人物成名时的年龄：泡利25岁，狄拉克23岁，乌仑贝克25岁，古德施密特23岁，约尔当23岁。薛定谔36岁，波恩43岁。波恩在哥廷根的理论班，也被人叫做“波恩幼儿园”。第十七页，共五十七页，2022年，8月28日古德斯密特（Goudsmit,SamuelAbraham)荷兰-美国物理学家。1902年7月11日生于荷兰的海牙；1978年12月4日卒于内华达。古德斯密特的专业生涯是与乌伦贝克紧密相连的。二人一起在莱顿大学求学，并在1927年获得博士学位。他们又一起搞研究，论证了泡利的第四量子数可以解释为粒子的自旋。和乌伦贝克一样，他也在1927年来到美国，并在密执安大学工作。第二次世界大战期间，他在马萨诸塞理工学院工作。1944年，他作为被美国政府派往欧洲的科学家之一，在被西方盟国逐渐收复的区域内探寻德国在制造原子弹研究工作中可能取得的任何进展。1948年，古德斯密特成为国立布鲁克黑文实验室的物理研究人员。第十八页，共五十七页，2022年，8月28日第十九页，共五十七页，2022年，8月28日保罗·埃伦费斯特（德语：PaulEhrenfest，1880年1月18日－1933年9月25日），奥地利数学家、物理学家，1922年取得荷兰国籍。他的贡献的领域主要是在统计力学及对其与量子力学的关系的研究上，还有相变理论及埃伦费斯特定理。他去柏林遇到了普朗克，在莱比锡他遇见了他的老朋友赫格洛兹，在慕尼黑他遇到了索末菲，然后是苏黎世、维也纳。在布拉格的时候他初次遇见了爱因斯坦，那时起他们成为了密友。爱因斯坦建议埃伦费斯特继承他在布拉格大学的位置不过那并不成功因为他没有宗教信仰。索末菲给了他一个在慕尼黑的职位，不过埃伦费斯特得到了一个更好的；当时事情出现了意外的变化：洛伦兹辞去了他在莱顿大学的教授职位，他建议并任命埃伦费斯特为他的继任者。

他在量子物理学包括相变理论和埃伦费斯特理论做出了杰出贡献。以他名字命名的关于相对性的一个明显悖论至今人被讨论。以他名字命名的还有埃伦费斯特时间，一种量子动力学和经典动力学在其中表现差异的时间。埃伦费斯特还对发展经济学中的数学理论有兴趣。这种兴趣来源于他相信热力学和经济过程之间存在类比关系。虽然这并没有产生任何出版物，他却鼓励了他的学生延伯根继续研究下去。延伯根的论文被同时提交到然后物理和经济学，他再接再厉成为了一个经济学家，并于1969年第一次获得了诺贝尔经济学奖。

第二十页，共五十七页，2022年，8月28日科学家用量子力学解释灵魂的存在

目前，英国著名的物理学家罗杰-彭罗斯(他和霍金一起证明了“奇性定理”)和美国意识研究中心主任哈梅罗夫提出，大脑中的量子物质形成了“灵魂”，当人死亡之后大脑微管的量子信息离开身体进入到宇宙。他们指出，人体濒死体验是微管量子引力效应，这一效应也被称为“微管量子目标还原调谐(Orch-OR)”，因此我们的灵魂并不只是大脑神经细胞的交互。事实上它们形成于宇宙之中。

哈梅罗夫在科学频道记录片《穿越虫洞》中指出，比方说心脏停止跳动，血液停止流动，微管将失去它们的量子状态。微管中的量子信息并未被破坏，它是无法被摧毁的，只是被干扰，驱散分布在整个宇宙。认为量子物理学研究开始验证“微管量子目标还原调谐”理论，基于近期研究显示的量子效应能够验证许多重要的生物学进程，例如：气味、鸟类导航和光合作用。

第二十一页，共五十七页，2022年，8月28日史蒂芬·威廉·霍金（史蒂芬·霍金），英国剑桥大学应用数学、理论物理学系教授，当代最重要的广义相对论和宇宙论家，是当今享有国际盛誉的伟人之一，被称为在世的最伟大的物理学家，还被称为“宇宙之王”。70年代他与彭罗斯一起证明了著名的奇性定理，为此他们共同获得了1988年的沃尔夫物理奖。他因此被誉为继爱因斯坦之后世界最伟大的物理学家。奇点定理：联同当时已研究奇点的彭罗斯发展一套数学公式，证明宇宙不能反弹。该学说认为，如果广义相对论正确，宇宙起源将存在一个奇点。当时，奇点一般被视作黑洞的中心，内里有密度无限强、引力无限重、限时空曲率无限大，霍金当时设想，若重新走回宇宙诞生之时，全部物质聚成一点，这亦即为奇点。

他承认外星人的存在后，又发表一个惊人论述：他声称带着人类飞入未来的时光机，在理论上是可行的，所需条件包括太空中的虫洞或速度接近光速的宇宙飞船。不过，霍金也警告，不要搭时光机回去看历史，因为“只有疯狂的科学家，才会想要回到过去‘颠倒因果’。”

第二十二页，共五十七页，2022年，8月28日量子纠缠幽灵与宇宙虫洞

美科学家提出新的观点认为量子纠缠与宇宙虫洞之间存在关联，如果这个假设发展成理论，那么可以将量子力学和广义相对论统一起来。伊利诺伊州阿贡国家实验室与加利福尼亚州圣迭戈超级计算机中心联合对宇宙时空进行了研究，发现理论上存在连接遥远宇宙中两个时空的渠道，这可能与量子纠缠有关，在量子力学的框架下，两个粒子不论距离的远近都会形成一定的相互影响，从宏观上看，量子纠缠现象非常奇怪，这个发现有助于科学家使用微观尺度的量子力学来研究宇宙的大尺度问题。长期以来，科学家一直试图开发一种大统一理论来描述宇宙中全部事件，但是到目前为止依然没有有效的发现成果。目前研究人员有两种不同的理论来研究宇宙，这就是量子力学和广义相对论，两个理论可以分别解释微观的小尺度和宏观的大尺度宇宙时空，但是两种理论无法统一。对于虫洞理论，爱因斯坦广义相对论预言了一种时空通道的存在，即爱因斯坦-罗森桥，这是目前连接两个时空的快速通道理论，有趣的是，量子力学也有类似的现象，可以在两个遥远的粒子间建立“联系”，这就是量子纠缠，理论物理学家克里斯坦·詹森认为从目前看量子纠缠是个“事实”，即便两个相距数光年的粒子也会出现“心灵感应”，爱因斯坦也曾经认为这个现象是看不见的远距离“幽灵行为”，科学家通过无数次的实验证明了量子纠缠是真实的，因此也试图将该技术发展成未来的量子加密技术和量子计算机。但是科学家又提出了另一种观点，量子力学体系下是否仅仅存在三维空间，在普朗克尺度上的时空定义显然是多维的，加上时间维后还有第五维度，这或许是通过宇宙大统一理论的一条捷径

第二十三页，共五十七页，2022年，8月28日量子纠缠：在量子力学里，两个粒子在经过短暂时间彼此耦合之后，单独搅扰其中任意一个粒子，会不可避免地影响到另外一个粒子的性质，尽管两个粒子之间可能相隔很长一段距离，这种关联现象称为量子纠缠（quantumentanglement）。像光子、电子一类的微观粒子，或者像分子、巴克明斯特富勒烯、甚至像小钻石一类的介观粒子，都可以观察到量子纠缠现象。由两个以上粒子组成的量子系统也可能会发生量子纠缠。量子纠缠是一种纯粹发生于量子系统的现象；在经典力学里，找不到类似现象。1935年，在普林斯顿高等研究院，爱因斯坦、博士后罗森、研究员波多尔斯基合作完成论文《物理实在的量子力学描述能否被认为是完备的？》，并且将这篇论文发表于5月份的《物理评论》。这是最早探讨量子力学理论对于强关联系统所做的反直觉预测的一篇论文。在这篇论文里，他们详细表述EPR悖论，试图借着一个思想实验来论述量子力学的不完备性质。他们并没有更进一步研究量子纠缠的特性。薛定谔阅读完毕EPR论文之后，有很多心得感想，他用德文写了一封信给爱因斯坦，在这封信里，他最先使用了术语Verschränkung（他自己将之翻译为“纠缠”），这是为了要形容在EPR思想实验里，两个暂时耦合的粒子，不再耦合之后彼此之间仍旧维持的关联。不久之后，薛定谔发表了一篇重要论文，对于“量子纠缠”这术语给予定义，并且研究探索相关概念。薛定谔体会到这概念的重要性，他表明，量子纠缠不只是量子力学的某个很有意思的性质，而是量子力学的特征性质，在量子力学与经典思路之间做了一个完全切割。如同爱因斯坦一样，薛定谔对于量子纠缠的概念并不满意，因为量子纠缠似乎违反了，在相对论里，对于信息传递所设定的速度极限。后来，爱因斯坦更讥讽量子纠缠为鬼魅般的超距作用。

目前应用：量子秘钥分发、密集编码、量子算法、量子计算机等。第二十四页，共五十七页，2022年，8月28日科学还是幻想：量子武器量子武器实际上是一种杀人于无形的武器，如果把它安装在车辆上，任何目标都会被它一扫而亡；如果把它安装在舰艇上，任何目标都会被它一扫而亡；如果把它安装在飞机上，任何目标都会被它一扫而亡；如果把它安装在地球卫星上，就等于每个人的头上都悬着一把无形的刀。量子物理学攻关、试验成功后至少可生产如下武器：反物质炮：因为物质是由分子和原子组成，原子是由带负电的电子和带正电的原子核组成，如果由带正电的电子与带负电的原子核组成原子，那么就是反原子，由反原子就可组成反物质。当反物质正物质接触时会产生湮灭效应、放出光子和介子，同时释放出巨大能量，也就是说会爆炸。一毫克反物质与一毫克正物质湮灭时会产生相当于430吨TNT的爆炸力，因此现在的许多科学家都认为反物质武器将是继核武器之后的又一种毁灭性武器。

第二十五页，共五十七页，2022年，8月28日重力场发生器：其实就是个人造黑洞。

反量子武器：反量子武器是个量子防护罩，如果研制成功它就能抵抗所有物理攻击。重力波炮：重力波炮是一种量子定向能武器，其原理同样是量子凝缩。由于在宇宙中缺乏媒介，声波、冲击波等无法传播，导致传统的爆炸性武器、包括核武器的效果都大打折扣。而重力波则没有这个限制，因此在宇宙中，定向发射的高能重力波可以很容易做到扩散性杀伤的效果。在这一领域起步最早的是德国，二战末，德国中央科学院就开始了量子武器和反量子武器计划的研究和发展，并取得了非常的进展。二战结束后，美国和前苏联分别夺取了部分德国遗留的量子武器和反量子武器资料并深为这种比核武器更具威力的武器所震撼。国外有人认为中国在这一领域的研究已经非常深入。第二十六页，共五十七页，2022年，8月28日郭光灿（中国科学院院士物理学家）

郭光灿教授，1942年生于福建惠安。1965年毕业于中国科学技术大学无线电电子学系并留校任教。现任中国科学技术大学教授、中国科学院量子信息重点实验室主任。2003年当选中国科学院院士。2009年当选为第三世界科学院院士。科技部“973”项目“量子通信与量子信息技术”首席科学家，中科院重要方向项目首席科学家，国家基金委创新群体学术带头人。毕生从事量子光学、量子密码、量子通信和量子计算的理论和实验研究。被称为：中国量子光学第一人；法国人用他的方案获诺贝尔奖。提出概率量子克隆原理，推导出最大克隆效率，在实验上研制成功概率量子克隆机和普适量子克隆机。两项原创性的应用基础研究成果：“概率量子克隆”和“量子避错编码”。2000年，郭光灿研究组凭借“利用光腔制备两原子纠缠的方案”研究再次引起世界瞩目。后来，法国科学家沙吉·哈罗彻用实验证明了这一理论。他在实验成功之后给郭光灿发了一封邮件说：我们祝贺你，我们在实验上把你的方案做成了。沙吉也没想到，十年之后，他借此获得了2012年诺贝尔物理学奖。第二十七页，共五十七页，2022年，8月28日

两项原创性的应用基础研究成果：“概率量子克隆”和“量子避错编码”。前者为解决量子信息领域的难题即信息提取问题提供了有效方法，被国际学术界称为“段－郭概率量子克隆机”“段－郭界限”，同时在实验上研制成功量子克隆机，被认为是“该领域最激动人心的进展之一”；后一成果为克服量子信息技术实际应用的主要障碍即消相干问题提供新的方法，成为学术界公认的三种不同原理编码之一，并被美国若干著名实验室在实验上所证实。完成14.8公里光纤量子密钥的实验，在3.2公里的中科大东西校区之间通过地下光缆建立了国内第一条基于量子密码的保密通信线路，为量子通信走向实用迈出可喜的一步。提出“实用量子处理器”和“信道加密”两个新的实施方案，前者已被法国学者在实验上所证实，被认为是可实用化的器件，后者是与现有所有量子密码方案不同的新方案，有其独特优点，被国际同行详细推广引用。

科学成就：中科院方向性项目首席专家，国家科技部973项目“量子通信和量子信息技术”的首席科学家。已发表SCI论文820篇，其中PRL26篇，PRA229篇；被SCI总引用10781次，他引9788次；出版著（译）作11部，已培养博士40余名，硕士30余名，其中全国百篇优秀博士论文获得者4名，国家杰出青年基金获得者2名。

第二十八页，共五十七页，2022年，8月28日海森堡的不确定（测不准）原理

测不准关系：1927年，海森堡在论文《量子论中运动学和动力学的可观测内容》中，提出了著名的“测不准原理”。为了说明他的测不准原理，海森堡设计了一个理想实验：用一个γ射线显微镜观测一个电子。由于显微镜的分辨率受光波波长的限制，为了精确确定电子的位置，应该使用波长短的光，而波长越短，光子的动量越大，根据康普顿散射，引起电子动量的变化就越大。因此电子的位置愈准确，就愈难确定电子的动量。反之亦然。

海森堡认为，微观粒子既不是经典的粒子，也不是经典的波；当人们用宏观仪器观测微观粒子时，就会发生观测仪器对微观粒子行为的干扰，使人们无法准确掌握微观粒子的原来面貌；而这种干扰是无法控制和避免的，通过仔细分析，海森堡得出电子坐标的不确定程度Δx和动量的不确定程度Δp遵从：Δx·Δp～h；同样，能量和时间这种正则共轭物理量也遵从测不准关系，海森堡认为“这种不确定性，正是量子力学中出现统计关系的根本原因”。第二十九页，共五十七页，2022年，8月28日一代传奇：海森堡维尔纳·卡尔·海森堡（1901年12月5日－1976年2月1日），德国物理学家，量子力学的主要创始人，“哥本哈根学派”的代表人物，1932年诺贝尔物理学奖获得者。量子力学是整个科学史上最重要的成就之一，他的《量子论的物理学基础》是量子力学领域的一部经典著作。由于他的重要影响，在美国学者麦克·哈特所著的《影响人类历史进程的100名人排行榜》，海森堡名列第46位。1927年，海森堡发表了《量子理论运动学和力学的直观内容》一文，提出了深具影响力的“测不准原则”，奠定了从物理学上解释量子力学的基础。他认为，当我们的工作从宏观领域进入微观领域时，我们的宏观仪器(观测工具)必然会对微观粒子(研究对象)产生千扰。海森堡第三十页，共五十七页，2022年，8月28日第二次世界大战开始后，迫于纳粹德国的威胁，丹麦的大物理学家玻尔离开了心爱的哥本哈根理论物理研究所，离开了朝夕相处的来自世界各地的同事，远赴美国。德国的许多科学家也纷纷背井离乡，坚决不与纳粹势力妥协。然而，有一位同样优秀的物理学家却留下来了，并被纳粹德国委以重任，负责领导研制原子弹的技术工作，远在异乡的玻尔愤怒了，他与这位过去的同事产生了尖锐的矛盾，并与他形成了终生未能化解的隔阂。有趣的是，这位一直未能被玻尔谅解的科学家却在1970年获得了“玻尔国际奖章”，而这一奖章是用以表彰“在原子能和平利用方面做出了巨大贡献的科学家或工程师”的。历史在此开了个巨大的玩笑，这玩笑的主人公就像他发现的“不确定性原理”一样，一直让人感到困惑和不解。他就是量子力学的创始人——海森堡。第三十一页，共五十七页，2022年，8月28日海森堡曾经是纳粹德国的核武器的领导人，不过纳粹德国自始至终都没有能力将核武器从理论变为现实。一种似乎是海森堡本人提供的说法称海森堡其实并不信任希特勒政权，他在尽力拖延纳粹德国的研究计划。不过一些科学家则对这种说法嗤之以鼻，他们认为恰恰是因为海森堡的“无能”才导致了纳粹德国核武器计划的失败。第二次世界大战后，海森堡在促进原子能和平应用上做出了很大贡献。1957年，他和其他德国科学家联合反对用核武器武装德国军队。他还与日内瓦国际原子物理学研究所密切合作，并担任了这个研究机构的第一任委员会主席。第三十二页，共五十七页，2022年，8月28日科学论战

在1930年10月召开的第六届索尔维会议上，爱因斯坦与玻尔的争论达到一个高潮。会议主题是“物质的磁性”，不过关于量子力学的讨论却成了实际上的主要内容。起因是爱因斯坦提出了一个新的理想实验，试图从能量和时间这一对共轭变量的测量来否定测不准关系。①“光子箱”实验：如图示。一个光子箱悬挂在上底座上，不消耗辐射能。箱壁上开一小孔C，并设有用计时装置控制的快门。箱子下面挂一重物G，整个箱子重量可由装在箱子外面的指针测定。在从快门打开到闭合的时间Δt里，只让一个光子飞出；Δt可通过计时装置精确测定；由于飞出一个光子而引起的整个箱子的质量改变Δm也可精确测定，由质能关系式即可计算出能量的变化ΔE。这样Δt和ΔE就可同时精确测定。测不准关系不再成立。第三十三页，共五十七页，2022年，8月28日

听了爱因斯坦“光子箱”的发言，据说当时玻尔“面色苍白，呆若木鸡”。面对这一严重挑战，玻尔经过一个不眠之夜的思考，终于找到了爱因斯坦的疏漏之处，第二天玻尔做了一个漂亮的回答。他指出，如果光子箱的重量是用弹簧秤来测量的，那么当光子飞出去而引起箱子的重量发生变化时，箱子必将沿重力方向发生运动。这时，即使重量的测量是准确的，但是由于箱子在重力场中发生了位置变化，箱子内的钟的快慢也将因广义相对论的红移效应而发生改变，从而使时间的测量产生一个不确定量。玻尔由此得出结论：用这种仪器作为精确测定光子能量的工具，将不能控制光子逸出的时间。

爱因斯坦精心设计的“光子箱”理想实验，不但没有难倒玻尔，反而成了测不准原理的一个绝好例证。爱因斯坦不得不承认玻尔的结论无可指责。第三十四页，共五十七页，2022年，8月28日由于二次世界大战，争论平息了一个时期。直到1949年，才不再针锋相对的论战了。这是一场真正的科学论战。爱因斯坦完全承认，统计性的量子理论为理论物理学代来了极其重大的进展；这个理论也是迄今为止唯一能把二相性在逻辑上统一起来的理论。玻尔据他的助手回忆，在每一个重大问题上，玻尔习惯上总是先考虑爱因斯坦是怎样想的；1962年11月18日玻尔逝世时，人们在他工作室的黑板上发现了两张草图，其中之一就是爱因斯坦的光子箱。第三十五页，共五十七页，2022年，8月28日量子力学：矩阵力学的建立

矩阵力学是量子力学其中一种的表述形式，它是由海森堡、玻恩和约尔当于1925年完成的。矩阵力学的思想出发点是针对玻尔模型中许多观点，诸如电子的轨道、频率等，都不是可以直接观察的。反之，在实验中经常接触到的是光谱线的频率、强度、偏极化，与及能阶。海森堡计划创造一个理论，只是用光谱线的频率、强度、偏极化等观念。他的做法是受到爱因斯坦在相对论中对时间、空间作“操作定义”分析的影响。波动力学和矩阵力学的等价性。两种理论都是以微观粒子具有波粒二象性这一实验事实为基础，通过与经典理论的类比而建立起来的。后来，把矩阵力学和波动力学合在一起，统称为量子力学。传奇人物海森堡先后跟随索末菲，玻恩和玻尔学习，并在他们的指导下，研究量子论。海森堡曾经说过：“在索莫菲那里学了物理，玻恩那里学了数学，玻尔那里学了哲学。”第三十六页，共五十七页，2022年，8月28日量子力学：矩阵力学的建立

海森堡的数学方法，当时对大多数物理学家并不熟悉，包括海森堡本人也没有把握，他把论文交给了玻恩，请他决定有无发表的价值。波恩经过几天的思考后，将论文推荐到《物理纪事》予以发表。玻恩后来回忆说：“当时海森堡的乘法规则使我不安，经过八天的苦思冥想，我回忆起在布莱斯劳大学时我从老师罗森斯(Rosanes)教授学到过的代数理论。”这就是70年前被创立的矩阵演算，所以海森堡的理论就被称为“矩阵力学”。

随即波恩运用海森堡的矩阵方法为海森堡的理论建立严密的数学基础，当时海森堡已去英国剑桥访问，玻恩找了年轻数学家约尔当作助手，于同年9月发表《关于量子力学Ⅰ》。第三十七页，共五十七页，2022年，8月28日马克斯·玻恩（MaxBorn，1882年12月11日－1970年1月5日），德国的犹太裔物理学家，量子力学的创始人之一，因对量子力学的基础性研究尤其是对波函数的统计学诠释，与瓦尔特·博特共同获得1954年的诺贝尔物理学奖。

先学法律和伦理学，随后是数学、物理和天文学。1907年他在哥廷根大学获得博士学位，导师是希尔伯特。1915年玻恩去柏林大学任理论物理学教授，并在那里与普朗克、爱因斯坦并肩工作，玻恩与爱因斯坦结下了深厚的友谊，即使是在爱因斯坦对玻恩的量子理论持怀疑态度的时候，他们之间的书信见证了量子力学开创的历史，后来被整理成书出版。

1925年至1926年他与泡利、海森堡和约尔当一起发展了现代量子力学（矩阵力学）的大部分理论。1926年又发表了他自己的研究成果玻恩概率诠释（波函数的概率诠释），后来成为著名的“哥本哈根诠释”，他也因此获得1954年的诺贝尔物理学奖。同时玻恩还是柏林、哥廷根、哥本哈根、斯德哥尔摩等许多科学院的院士。

第三十八页，共五十七页，2022年，8月28日波动力学和矩阵力学的等价性对立：

随着波动力学和矩阵力学的创立，在同一研究领域出现了两个形式完全不同、但同样有效的量子理论。开始时，两种理论的创立者对对方的理论都抱有排斥甚至敌视的态度。海森堡给泡利的信中写到：“我越是思考薛定谔理论的物理内容，就越感到憎恨。”同样，薛定谔对矩阵力学也很反感，他说；“这种超越代数的方法简直无法想象，它如果不使我拒绝的话，至少使我气馁。”等价：后来薛定谔认真钻研了矩阵力学，于1926年4月发表了《关于海森堡-玻恩-约当的量子力学与我的波动力学之间的关系》，从数学上证明了两种理论的等价性：海森堡的矩阵可以由薛定谔的本征函数构成，反之亦然。5月，薛定谔写信给狄拉克，说明了两种理论的一致性。两种理论都是以微观粒子具有波粒二相性这一实验事实为基础，通过与经典理论的类比而建立起来的。后来，把矩阵力学和波动力学合在一起，统称为量子力学。第三十九页，共五十七页，2022年，8月28日保罗·狄拉克，英国理论物理学家，量子力学的奠基者之一，并对量子电动力学早期的发展作出重要贡献。曾经主持剑桥大学的卢卡斯数学教授席位。他给出的狄拉克方程可以描述费米子的物理行为，并且预测了反物质的存在。1933年，因为“发现了在原子理论里很有用的新形式”（即量子力学的基本方程——薛定谔方程和狄拉克方程），狄拉克和埃尔温·薛定谔共同获得了诺贝尔物理学奖。

1925年维尔纳·海森堡提出了着眼于可观察的物理量的理论，当中牵涉到矩阵相乘的不可交换性。狄拉克发现了经典力学中泊松括号与海森堡提出的矩阵力学规则的相似之处。基于这项发现，他得出更明确的量子化规则（即正则量子化）。这份名为《量子力学》的论文发表于1926年，狄拉克也这项工作获得博士学位。同时埃尔温·薛定谔以物质波的波方程提出了自己的量子理论。狄拉克很快地发现到海森堡与薛定谔两人的理论是彼此互补的，并开始研究起薛定谔的波动力学。第四十页，共五十七页，2022年，8月28日

1930年狄拉克出版了他的量子力学著作著作《量子力学原理》，这是物理史上重要的里程碑，至今仍是量子力学的经典教材。在这本书中，狄拉克将海森堡在矩阵力学以及薛定谔在波动力学的工作整合成一个数学体系，当中连结了可观测量与希尔伯特空间中作用子的关系。书中也介绍了量子力学中广泛应用的狄拉克δ函数。延续狄拉克在1939年的文章，1939年他在此书第三版中加入了他的数学符号系统—狄拉克符号。直到今天，狄拉克符号仍然是最广泛使用的一套量子力学符号系统。

狄拉克的研究风格：他的学生约翰·波罗金侯恩曾回忆道：“有次他被问到对于物理的核心信念，他走向黑板并写下‘自然的法则应该用优美的方程去描述’”。1955年狄拉克在莫斯科大学物理系演讲时被问及他个人的物理哲学，他这么回答：“一个物理定律必须具有数学之美。”，狄拉克写上这句话的黑板至今仍被保存著。第四十一页，共五十七页，2022年，8月28日

恩里科·费米美籍意大利裔物理学家，1938年诺贝尔物理学奖获得者。他被称为现代物理学的最后一位通才，对理论物理学和实验物理学均做出了重大贡献。他是量子力学和量子场论的创立者之一。他首创了弱相互作用（β衰变）的费米理论，负责设计建造了世界首座自持续链式裂变核反应堆。他还是曼哈顿计划的主要领导者。以他的名字命名的有费米黄金定则、费米-狄拉克统计、费米子、费米面、费米液体及费米常数等等

由于在人工放射性和慢中子方面的工作，费米被授予了1938年诺贝尔物理学奖。他还是一位杰出的老师。他的学生中有六位获得过诺贝尔物理学奖。为纪念这位物理学家，费米国家实验室和芝加哥大学的费米研究所都以他的名字命名。2008年6月11日发射的大面积伽玛射线空间望远镜于同年8月26日改名为费米伽玛射线空间望远镜做为他身为高能物理先驱的纪念。第四十二页，共五十七页，2022年，8月28日微扰理论的产生

埃尔温·薛定谔在创立了奠定基石的量子波力学理论后，经过短短一段时间，于1926年，他又在另一篇论文里，发表了微扰理论。在这篇论文里，薛定谔提到约翰·斯特拉特，第三代瑞利男爵先前的研究。瑞利勋爵曾经在弦的谐振动的微扰研究，得到突破性的结果。现今，微扰理论时常又被称为瑞利-薛定谔微扰理论。E.Schrödinger,AnnalenderPhysik,VierteFolge,Band80,p.437(1926)

第四十三页，共五十七页，2022年，8月28日约翰·斯特拉特，第三代瑞利男爵，1842年11月12日－1919年6月30日），英国物理学家。他与威廉·拉姆齐合作发现氩元素，并因此获得1904年诺贝尔物理学奖。他还发现了瑞利散射，预测了面波的存在。瑞利于1883年最早描述了海鸟的动力翱翔发表于英国的《自然》杂志。1896年，瑞利提出“双耳效应”理论，解释了人为什么能够分辨声音的方向。他还参与《大英百科全书》的编写。他是在19世纪末年达到经典物理学颠峰的少数学者之一，以瑞利散射、瑞利判据、气体密度测量闻名。1904年获得诺贝尔物理学奖。研究为量子论的出现奠定了基础。第四十四页，共五十七页，2022年，8月28日约翰内斯·斯塔克，德国物理学家，种族歧视者，1919年诺贝尔物理学奖获得者。

原子发出的谱线在电场作用下产生分裂的一种现象，1913年为德国物理学家斯塔克所发现。

斯塔克以精湛的研究成果在原子物理学领域里独领风骚数年。在研究阳射线过程中发现一种重要规律，并发现了“斯塔克效应”、“斯塔克-爱因斯坦方程”、“斯塔克数”等等。因发现极隧射线的多普勒效应及电场中的分裂而获1919年诺贝尔物理学奖。

斯塔克是一位种族主义者。希特勒上台后加入纳粹党籍，被希特勒任命为德国物理技术研究所所长，成为莱纳德的同盟者，曾多次在公开场合批判和攻击海森堡。後因屡次干涉纳粹上层官员的事物，被开除纳粹党籍。1947年被盟国军事法庭宣判服苦役4年。第四十五页，共五十七页，2022年，8月28日含时微扰理论

在量子力学里，含时微扰理论研究一个量子系统的含时微扰所产生的效应。这理论由狄拉克首先发展成功。由于系统的含微扰哈密顿量含时间，伴随的能级与本征态也含时间。所以，不同于不含时微扰理论，含时微扰理论解析问题的目标为:（1）给予初始量子态，求算某个可观测量的含时间期望值。（2）一个量子系统的含时间量子态，仍旧是这系统的不含时零微扰哈密顿量的本征态的线性组合。求算这系统的量子态处于某个本征态的概率幅。第一个结果的重要性是，它可以预测由实验测量得到的答案。例如，思考一个氢原子的电子，其所在位置的x-坐标的期望值，当乘以适当的系数后，给出这电子的含时间偏振。将一个恰当的微扰（例如，一个震荡的电位）作用于氢气，应用含时微扰理论，我们可以计算出交流电的电容率。第二个结果着眼于量子态处于每一个本征态的概率。这概率与时间有关。在激光物理学里，假若我们知道这概率，我们就可以计算一个气体，因为含时间电场的作用，处于某个量子态的概率密度函数。这概率也可以用来计算谱线的量子增宽(quantumbroadening)。第四十六页，共五十七页，2022年，8月28日理查德·费曼（RichardPhillipsFeynman，1918年5月11日－1988年2月15日），美国物理学家。1965年诺贝尔物理奖得主。提出了费曼图、费曼规则和重整化的计算方法，这些是研究量子电动力学和粒子物理学的重要工具。费曼图是美国物理学家费曼处理量子场论时提出的一种形象化的方法，描述粒子之间的相互作用、直观地表示粒子散射、反应和转化等过程。使用费恩曼图可以方便地计算出一个反应过程的跃迁概率。1943年进入洛斯阿拉莫斯国家实验室，参与曼哈顿计划。同年开始在康奈尔大学任教，1951年转入加州理工学院。在加州理工学院期间，加州理工学院因其幽默生动、不拘一格的讲课风格深受学生欢迎。1965年，费曼因在量子电动力学方面的贡献与施温格与朝永振一郎共同获得诺贝尔物理奖。

1986年，费曼受委托调查挑战者号航天飞机失事事件。费曼先生是美国家喻户晓的人物，更是二十世纪最杰出、也最具影响力的科学家之一。第四十七页，共五十七页，2022年，8月28日

斯特恩-革拉赫实验的意义施特恩-格拉赫实验是德国物理学家奥托·施特恩和沃尔特·格拉赫为证实原子角动量量子化于1921年到1922年期间完成的一个著名实验，它是历史上第一次直接观察到原子磁矩取矢量子化的实验。奥托·施特恩德国－美国核物理学家、实验物理学家。他发展了核物理研究中的分子束方法并发现了质子磁矩，获得了1943年的诺贝尔物理学奖。1922年他同瓦尔特·盖拉赫合作，做了磁场对磁矩的作用力使原子发生偏转的斯特恩-盖拉赫实验，而后又测量了包括质子在内的亚原子粒子的磁矩。1929年的氢、氦射线衍射实验是对原子和分子的波性质的精彩演示。斯特恩荣获了1943年的诺贝尔物理学奖，他是当年唯一的诺贝尔物理学奖得主，他的获奖理由是：“对分子束方法的发展以及对质子磁矩的发现”。获奖理由中没有提及斯特恩-盖拉赫实验，因为当时盖拉赫已经是纳粹科学家了。第四十八页，共五十七页，2022年，8月28日威利斯·兰姆（WillisLamb,Junior，1913年7月12日－2008年5月15日），美国物理学家，生于洛杉矶，1955年获诺贝尔物理学奖。在洛杉矶就读中学。1934年自加州大学柏克莱分校毕业。受欧本海默指导,于1938年取得博士学位。曾在牛津、耶鲁、哥伦比亚、史丹福与亚利桑那等大学任教。1963年获选为美国艺术与科学学院院士。

兰姆（WillisEugeneLamb,1913-）因发现氢光谱的精细结构，库什（PolykarpKusch,1911-1993）因精密测定电子磁矩，共同分享了1955年度诺贝尔物理学奖。

第四十九页，共五十七页，2022年，8月28日

乌伦贝克出生在荷兰的殖民地。他是在本国受的教育，1927年获莱顿大学博士学位，随后移居美国至今。他先在密执安大学工作数年，第二次世界大战期间，在马萨诸塞理工学院从事雷达的研究工作。1961年以来，他一直在纽约市的洛克菲勒学院。当他还在莱顿大学读书的时候，就作出了生平最重要的贡献。时值泡利论证了必须有四个量子数才能完备地描述原子中的电子后不久，乌伦贝克和他的同事古德斯密特也论证说这第四个量子数可方便地理解为粒子的自旋，并进一步指出电子自旋单位是其它量子单位的一半。最后，人们发现，几乎所有的其它粒子也都具有相似的自旋单位（等于1/2或它的某个整倍数）。

古德斯密特荷兰-美国物理学家。1902年7月11日生于荷兰的海牙；1978年12月4日卒于内华达。古德斯密特的专业生涯是与乌伦贝克紧密相连的。二人一起在莱顿大学求学，并在1927年获得博士学位。他们又一起搞研究，论证了泡利的第四量子数可以解释为粒子的自旋。和乌伦贝克一样，他也在1927年来到美国，并在密执安大学工作。第二次世界大战期间，他在马萨诸塞理工学院工作。1944年，他作为被美国政府派往欧洲的科学家之一，在被西方盟国逐渐收复的区域内探寻德国在制造原子弹研究工作中可能取得的任何进展。1948年，古德斯密特成为国立布鲁克黑文实验室的物理研究人员。第五十页，共五十七页，2022年，8月28日沃尔夫冈·泡利奥地利理论物理学家，是量子力学研究先驱者之一。1945年，他因发现泡利不相容原理而获得诺贝尔物理学奖，这一原理涉及到自旋的理论，这是理解物质结构乃至化学的基础。1926年海森堡发表了量子力学的矩阵理论后不久泡利就使用这个理论推导出了氢原子的光谱。这个结果对于验证海森堡理论的可信度非常重要。1927年他引入了2×2泡利矩阵作为自旋操作符号的基础，由此解决了非相对论自旋的理论。泡利的结果引发了保罗·狄拉克发现描述相对论电子的狄拉克方程式。虽然狄拉克说，他发明了这些相同的矩阵自己独立的时候，没有受泡利的影响。1924年泡利提出了一个新的量子自由度（或量子数），有两个可能的值，以解释观测到的分子光谱和发展中的量子力学之间的矛盾。他还提出了泡利不相容原理，这可能是他最重要的成果了。这个原理指出任何两个电子无法同时存在于同一个量子状态。确立了四个量子数包含新的二值自由度。这个想法源自于自旋和拉尔夫·克罗尼格。一年后乔治·尤金·乌伦贝克和塞缪尔·高德斯密特证实电子自旋就是泡利所提出的新的自由度。第五十一页，共五十七页，2022年，8月28日塞曼效应在原子物理学和化学中的光谱分析里是指原子的光谱线在外磁场中出现分裂的现象，是1896年由荷兰物理学家彼得·塞曼发现的，随后荷兰物理学家亨德里克·洛伦兹在理论上解释了谱线分裂成3条的原因。这种现象称为“塞曼效应”。进一步的研究发现，很多原子的光谱在磁场中的分裂情况非常复杂，称为反常塞曼效应（anomalousZeemaneffect）。完整解释塞曼效应需要用到量子力学，电子的轨道磁矩和自旋磁矩耦合成总磁矩，并且空间取向是量子化的，磁场作用下的附加能量不同，引起能级分裂。在外磁场中，总自旋为零的原子表现出正常塞曼效应，总自旋不为零的原子表现出反常塞曼效应。塞曼效应是继1845年法拉第效应和1875年克尔效应之后发现的第三个磁场对光有影响的实例。塞曼效应证实了原子磁矩的空间量子化，为研究原子结构提供了重要途径，被认为是19世纪末20世纪初物理学最重要的发现之一。利用塞曼效应可以测量电子的荷质比。在天体物理中，塞曼效应可以用来测量天体的磁场。塞曼效应也在核磁共振频谱学、电子自旋共振频谱学、磁振造影以及穆斯堡尔谱学方面有重要的应用。第五十二页，共五十七页，2022年，8月28日

荷兰物理学家，1885年进入莱顿大学在亨德里克·洛伦兹和海克·卡末林·昂内斯的指导下学习物理，1893年取得博士学位。1896年塞曼发现了原子光谱在磁场中的分裂现象，被命名为塞曼效应。随后，洛伦兹在理论上对这种现象进行了解释。二人因此被授予1902年的诺贝尔物理学奖。荷兰物理学家，他以与彼得·塞曼发现与解释的“塞曼效应理论”获得诺贝尔物理奖，他也推知变换（质量与速度）方程，后来被用在爱因斯坦狭义相对论中，来描述空间与时间。1928年2月4日，洛伦兹在哈勒姆逝世。在葬礼当天，荷兰全国电讯、电话中止3分钟，以哀悼位享有盛誉的科学家。爱因斯坦在悼词中称洛伦兹是“我们时代最伟大、最高尚的人。”为纪念洛伦兹的贡献，荷兰政府决定从1945年起把每年他的生日那天