虚数有什么实际意义吗(虚数是虚幻的吗)(1)

虚数是虚幻的吗?最开始出现负数开平方根时,被认为是不可能的,是无解的。连大名鼎鼎的欧拉都认为,虚数是虚幻的,既不是什么都不是,也不比什么都不是多些什么,更不比什么都不是少些什么。

直到笛卡尔将虚数纳入坐标系。

我们知道,实数分布在横轴上,中间是0,往左是负数,往右是正数。

笛卡尔却将虚数放置在纵轴上,虚数与实数互为垂直关系,由实转虚的过程就是实轴旋转的过程。

实轴旋转90度就与虚轴重合,实数就变为纯虚数,再旋转90度就又与实轴重合,但方向却是负数方向。

当旋转任意角度时,实轴上的点位于平面上,虚实结合就产生了复数,就有了方向,数学也有了物理的意义。

当薛定谔完成他的量子力学波函数方程时,他发现方程里带了虚数i,此后他想尽办法希望去除i,他觉得i讨厌,他后来用其他方式代替了i,但使用起来极其麻烦,薛定谔最终还是乖乖回到i的怀抱,虚数i让他不由自主地依恋,只有使用i他才能得心应手,i让人无法拒绝,使用i让方程简洁,具有无可言说的美。

最近中科大潘建伟团队和南科大范靖云团队分别独立通过实验验证了虚数的必要性。

这要从贝尔实验讲起。贝尔实验是把一对纠缠的量子分别发送给两个接收方,然后测量两个接收方的相关性。

如果去掉虚数,只用实数来描述这个相关性,这个相关性存在一个最大值。

而潘建伟团队用自研的超导量子线路击败了“实数版量子力学”,他们引入了虚数,实验结果比实数版实验得出的相关性多出43个标准差。

无独有偶,南科大团队也同时做了虚数版贝尔实验,用的是光量子方法,他们的实验相关性也高出实数版4.7个标准差。

虚数具有现实的物理意义,量子力学正在坚定地证明这一点。

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