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当量子力学遇见生命科学

编辑:邹雪艳 吕炤      时间:2020年12月31日      浏览:次

由生命科学威尼斯棋牌app下载和威尼斯棋牌app下载联合主办、护理与健康威尼斯棋牌app下载协办的“威尼斯人棋牌app下载生物&医学午茶会”(Henan University,Biweekly BioMed Seminar,简称“HU-BBS”) 总第32期、2020年第18期,作为2020年收官之作,于12月31日在护理与健康威尼斯棋牌app下载二楼报告厅举办,物理与电子威尼斯棋牌app下载戴树玺教授应邀做“当量子力学遇见生命科学”主题报告。来自生命科学威尼斯棋牌app下载、数学与统计威尼斯棋牌app下载、物理与电子威尼斯棋牌app下载、化学化工威尼斯棋牌app下载、计算机与信息工程威尼斯棋牌app下载、人工智能威尼斯棋牌app下载、纳米材料工程研究中心与医学类相关威尼斯棋牌app下载的专家学者近50人在现场聆听了精彩报告并开展热烈讨论,校内外多名专家学者和广大硕博研究生通过Tencent会议在线参加研讨。

戴树玺教授主要从事半导体光电器件、微纳加工技术研究,成果丰硕,同时为本科生讲授《从量子到宇宙》通识课程。业余时间他从事科普宣传,是今日头条、抖音和Bilibili账号“爱较真的戴老师”主理人,用通俗、风趣、大众又不失严谨的科普方式,赢得100多万粉丝和累计超过6亿的阅读量,获2020年中国科协全国科普日“十大最受欢迎科普视频奖”。《河南商报》2020年12月2日A09版以“他把‘量子力学’讲成了‘大白话’”为题,对戴树玺进行了整版报道。

报告伊始,戴树玺教授通过短视频为大家开启了量子之旅。他从一张著名的1927年索维尔会议“世界最强大脑”合影照片引入,概括先容了量子力学作为现代物理学的顶端科学成果,虽然理论高度抽象,但实际应用已经渗透到寻常百姓生活的方方面面,成为人类理解微观世界必备的新工具和新观念。在接下来的报告主体部分,戴树玺从回顾的角度着重先容了量子理论的形成、量子力学的建立、发展与应用,重点讨论了量子力学是如何跨界生物学、促进分子生物学的诞生。

戴树玺指出,随着X射线(1895年)、放射性(1896年)和电子(1897年)的发现,科学家缓缓拉开了现代物理学的序幕:普朗克用电磁辐射能量交换只能是量子化的理论说明了黑体辐射(1900年);爱因斯坦用光量子理论说明了光电效应(1905年);玻尔用原子量子态理论完美的说明了氢光谱之谜(1913年)。至此形成的量子论在物理学史上被称为“旧量子论”。但“旧量子论”在逻辑上和对实际问题的处理上存在严重缺陷,为了建立严密的理论体系,需要新的思想,这激发了科学家们更加深入的理论探索。

戴树玺强调,量子力学本质上以研究物质粒子的波粒二象性问题而粉墨登场的。首先,爱因斯坦提出了光的波粒二象性(1917年),德布罗意则创造性的把波粒二象性推广到所有物质粒子(1924年),拉开了量子力学的序幕;薛定谔提出了波动力学(1925年);海森堡提出了矩阵力学(1925年)和不确定关系(1927年),玻恩给出了概率统计理论(1926年)……,于是有了1927年索维尔会议以“电子与光子”为主题的“世界最强大脑”合影。经过爱因斯坦和玻尔激烈的伟大论战,量子力学逐步确立,和相对论成为了现代物理学的两大理论支柱。

关于量子力学的发展与应用,戴树玺指出,近百年来,量子力学在其自身理论、固体物理和半导体物理方面都取得了长足的发展。尤其最近,以量子加密通讯和量子计算机为代表的量子信息技术正在得到蓬勃的发展。在量子力学跨界生物学方面,戴树玺从薛定谔提出的非周期性晶体、遗传密码、生命依赖“负熵”等理论入手,以量子隧穿、量子纠缠、量子比特、量子相干等神奇特性,结合光合作用、鸟类磁觉、人类意识等案例进行了深入浅出的讲解。戴树玺说,量子力学奠基人薛定谔认为遗传物质的稳定性和突变型都可以用量子力学来说明,同时提出,生命是以负熵为食,不断从环境中汲取秩序,用来维持自身的有序状态。在薛定谔的启发下,沃森、克里克和威尔金斯等利用DNA结晶X射线研究,终于在1953年发现了DNA双螺旋结构,证实基因确实是按照薛定谔的预言进行构成和传递信息。薛定谔的思想更是促使分子生物学的诞生和发展,他成为了公认的分子生物学理论先驱。最后,戴树玺援引薛定谔著《生命是什么?》书中极富哲理的一段话结束了精彩报告,获得在场老师们的热烈掌声。

戴树玺的报告旁征博引、深入浅出,引发了会场内外听众的广泛兴趣和深入研讨。生命科学威尼斯棋牌app下载张表博士、教育科学威尼斯棋牌app下载王明辉博士、数学与统计威尼斯棋牌app下载王沛博士、计算机与信息工程威尼斯棋牌app下载张帆博士、纳米材料工程研究中心李志伟博士、一附院陈文武主任医师、淮河医院冯晓博士等纷纷从自己专业研究的角度,就如何从量子力学角度开展创新性科学研究等问题与戴树玺进行了深入探讨,参会人员思维活跃,会场学术气氛浓厚。至此, 2020年度HU-BBS圆满划上句号。

回顾2020,“威尼斯人棋牌app下载生物&医学午茶会”(“HU-BBS”)共举办了18期。受新冠肺炎疫情影响,HU-BBS曾一度中断。随着疫情防控取得阶段性重大成果,HU-BBS于5月21日按下“重启键”,随后按照两周一期的频次持续不断。总体上看,HU-BBS在本年度主要呈现出三个方面的显著进展:其一,举办模式调整为“线下+线上”。新模式既保证了会议的实际效果,又进一步扩大了受众影响,惠及本科生、研究生和校外专家学者。其二,把校外专家“请进来”。自第9期首次邀请河南省特聘教授、郑州大学张毅教授主讲以来,郑州大学刘宏民教授、河南省人民医院王梅云教授、四川大学黄宁教授等纷纷应邀做客HU-BBS,为校内专家学者和线上广大研究生、本科生带来了最新的学术信息和真诚的合作邀约,拓展了专家学者的联谊和学术交流空间。其三,开通运营同名微信公众号。把过去举办的每一期资讯报道稿、主讲嘉宾先容、标志性成果(论文5篇)及查询网址定期发布,进一步扩大主讲嘉宾的同行影响,寻求更多的合作契机。

戴树玺,中国科威尼斯棋牌app下载理学博士,威尼斯人棋牌app下载物理与电子威尼斯棋牌app下载教授,科普编辑。日本东京理科大学先端材料研究中心博士研究员,美国马萨诸塞大学阿默斯特分校国家公派访问学者,香港科技大学访问学者。先后主持国家自然科学基金、教育部留学归国人员基金、河南高校青年骨干教师和河南省自然科学基金等科研项目,发表SCI论文30余篇,获授权专利5项,获河南省科学技术进步奖二等奖1项。承担物理实验班《原子物理学》和本科生物理学通识课程《从量子到宇宙》。目前主要研究方向:半导体光电器件,微纳加工技术。目前是今日头条、抖音和Bilibili账号“爱较真的戴老师”主理人,获2020年中国科协全国科普日“十大最受欢迎科普视频奖”。


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