纳米技术与量子效应


  如今人们尽情地享受着纳米技术研究成果,比如:闪存记忆卡(Flash Memory)。这些东西来之不易也?何故?

   实际上,在纳米世界里面,所谓”量子效应“(Quantum Effects)发挥着主导作用。这是美国联邦政府的”国家纳米技术促进会“(NNI)的官方说法。什么是”量子效应“呢?什么是”量子“?通俗地讲,能量的最小”元素“就叫”量子“,”量子“不同于物质的原子(Atom)实体,完全是杜撰出来的“概念性”存在,不容易”琢磨“。关于量子的概念及其物理学的建立是现代历史上的一段极为有趣的”故事“,曾激励着我们这一代人的成长。以下是1927年正式确立“量子物理学”的Solvay会议(布鲁塞尔)的历史照片:

  人们会问:量子存在吗?量子既是波,也是”粒子“,有”波、粒两重性“,不是一般的”物质实体“,即便使用电子显微镜也是看不见的。但是,人们可以在抽象思维中”把握“它们,”理解“它们,以至”利用“它们。有人不喜欢”抽象思维“,那么,我就没有办法了。

  昨天下午,我去一位老朋友家(何华灿教授,原中国人工智能学会副理事长)聊天。他送一本学术专著”统一无穷理论“(”Unified Infinite Theory”,2011年《科学出版社》出版,何华灿著)。他的所谓”无穷小“与我的非标准”无穷小“不一样,但是,两者都是建立在抽象集合论(Set Theory)之上,与纳米概念有点儿关系。纳米尺度实在太小了,1纳米放大1百万倍还赶不上一只蚂蚁的大小。进入纳米世界,量子效应就起作用了。在绝对真空中,两个纳米粒子无限地相互”接近“(相距只有零点几个纳米),在一定条件下,电子就会穿越想象中的”空间隧道“,从一个纳米粒子跳跃到另一个纳米粒子,产生所谓的”隧道效应“(Tunneling)。我们要记住:“隧道效应”是一种”量子效应“。在绝对真空中,这种”隧道“是没有的,但是,又好像存在似的,好奇怪啊!

  学习纳米知识,要学会动”脑子“。不动脑子,不懂纳米,就会成为”纳米文盲“。老实说,电子的”隧道效应“就是闪存(flash)记忆卡的物理基础。我们整天玩计算机,而不知道闪存里面的”隧道效应“(或量子效应),心里面不发虚吗?