時(shí)下數(shù)學(xué)學(xué)最熱門的是哪些專業(yè)？
要回答這個問題，我們可以從科普暢銷書說起。眾所周知，科普是聯(lián)系科學(xué)家和普通大眾最終的紐帶，生動有趣的內(nèi)容和深入淺出的解析仍然是科普讀物的兩大法寶。我們可以看一下，市場上哪一類科普讀物最多。入選2006年第三屆“吳大猷科普獎”的《量子化學(xué)雜記——上帝擲色子嗎？》不斷加印重印宇宙 量子通訊，仍然搶占著國外科普讀物霸主的地位。法籍華裔加來道雄博士所著的《平行宇宙》也是一部量子熱學(xué)的專著。這本精典的科普書屬于《科學(xué)還可以這樣看》系列，上面包含了《量子糾纏：上帝效應(yīng)，科學(xué)中最怪異的現(xiàn)象》《量子宇宙：一切可能發(fā)生的正在發(fā)生》《量子理論：愛因斯坦與玻爾關(guān)于世界本質(zhì)的偉大論爭》等多部與量子熱學(xué)有關(guān)的科普讀物。我想，如今可以回到文章開始哪個問題。時(shí)下數(shù)學(xué)學(xué)最熱門的就是量子熱學(xué)。
與量子熱學(xué)相關(guān)的科普讀物
喜歡看懸疑小說的人對時(shí)間穿越和平行宇宙的概念都不陌生宇宙 量子通訊，這種概念同時(shí)也孳生了許多悖論，為了讓小說自洽，聰明的懸疑作者們選擇了使用量子力學(xué)來解釋這種悖論。任何頭痛的問題，如同一見到量子熱學(xué)都會迎刃而解。為此，雖然不看科普書，許多懸疑迷也從懸疑小說里早早曉得了量子熱學(xué)。
這似乎很容易理解，基礎(chǔ)化學(xué)發(fā)展了幾個世紀(jì)，早已日漸建立，現(xiàn)代化學(xué)學(xué)家想要有所突破是十分小機(jī)率的風(fēng)波，但是，后來發(fā)覺的許多現(xiàn)象，例如宋體幅射，或則針對比原子還小的粒子，基礎(chǔ)化學(xué)早已未能給出合理的解釋。在這些情況下，量子理論應(yīng)運(yùn)而生，但是仍然到明天成為許多物理學(xué)家主要的研究方向。從眾多科普作品也可以看下來，大眾對于這方面的知識需求也非常饑渴。在通信發(fā)達(dá)的明天，人們對于科學(xué)研究有了前所未有的熱忱和關(guān)注。
科學(xué)史上，大部份學(xué)科都不是一人之力完成的，量子熱學(xué)發(fā)展到明天離不開諸多科學(xué)家的努力，其中包括普朗克、尼玻爾、海森堡、薛定諤、泡利、德布羅意、玻恩、費(fèi)米、狄拉克、愛因斯坦、康普頓等你們耳熟能詳?shù)目茖W(xué)家們。
第五屆索爾維大會合影：前排左起：A.皮卡爾德（A.）E.亨利厄特（E.）P.埃倫費(fèi)斯特（P.）Ed.赫爾岑（Ed.）Th.德唐德（Th.de）E.薛定諤（E.）E.費(fèi)爾夏費(fèi)爾特（E.）W.泡利（W.Pauli）W.海森堡（W.）R.H.富勒（R.H.）L.貝里淵（L.）
中排左起：P.德拜（P.Debye）M.克努森（M.）W.L.克拉科夫（W.L.Bragg）H.A.克萊默（H.A.）P.A.M.狄拉克（P.A.M.Dirac）A.H.康普頓（A.H.）L.德布羅意（L.de）M.克拉科夫（M.Born）N.波爾（N.Bohr）
后排左起：I.朗繆爾（I.）M.普朗克（M.）M.居里夫人（MmeCurie）H.A.洛侖茲（H.A.）A.愛因斯坦（A.）P.朗之萬（P.）ch.E.古伊（ch.E.Guye）C.T.R.威爾遜（C.T.R.）O.W.理查森（O.W.）
量子熱學(xué)的完善是一個相對其他學(xué)科來說并不算漫長的過程，從1900年開始至今也不過一百多年。但這一百多年卻涌現(xiàn)出了大批優(yōu)秀的化學(xué)學(xué)家和許多知名的理論，這種人和她們所做的研究影響、改變了我們的世界。
隨著科學(xué)發(fā)展，人們對于“大”和“小”的認(rèn)知也在不斷變化著，曾經(jīng)人們以為的“大”就是天，或則說月球本身，再后來到太陽系、銀河系乃至全宇宙；曾經(jīng)人們以為的“小”是螞蟻，是組織，是細(xì)胞，是原子，之后是各類各樣繁雜的基本粒子。這種基本粒子給數(shù)學(xué)學(xué)家?guī)砹祟^痛和困擾，她們發(fā)覺，當(dāng)她們把精典熱學(xué)的理論套用在這種幽靈通常不可飄忽的基本粒子之上時(shí)，這些仍然被她們奉為顯學(xué)的理論失效了，不再適用，好多檢測到的現(xiàn)象都難以用精典熱學(xué)來解釋，在這些情況下，量子理論應(yīng)運(yùn)而生。
基本粒子
造成量子論出現(xiàn)的是一個古典熱力學(xué)困局即宋體幅射問題。1900年，世紀(jì)之交，普朗克提出了量子假說，假設(shè)宋體以hv為單位不連續(xù)的發(fā)射和接收幅射，估算出了宋體幅射能量分布公式，成功地從理論上解釋了宋體幅射現(xiàn)象。普朗克將最小的不可再分的能量單元叫做“能量子”或“量子”。當(dāng)初12月14日，他將這一假說報(bào)告了美國化學(xué)學(xué)會，宣告了量子論的誕生。所以有觀點(diǎn)稱普朗克為量子熱學(xué)的創(chuàng)始人，從這一點(diǎn)來看并不為過。由于他不但提出了“量子”這一概念，還通過學(xué)說報(bào)告的方式向世人展示了量子論。1905年愛因斯坦引進(jìn)光量子的概念，推導(dǎo)入光子的能量、動量與幅射的頻度和波長之間的方程式，解釋了光電效應(yīng)。
1913年，仍然跟愛因斯坦論爭的玻爾提出了以他命名的玻爾模型。玻爾覺得電子只能在一定能量的軌道上運(yùn)轉(zhuǎn)。內(nèi)層軌道比外層軌道可以容納更多的電子；較內(nèi)層軌道的電子數(shù)決定了元素的物理性質(zhì)。假如內(nèi)層軌道的電子落入外層軌道，將釋放出一個帶固定能量的光子。1924年，玻恩在一篇論文中使用“量子熱學(xué)”這個詞匯。這也標(biāo)志著以普朗克、愛因斯坦和玻爾對量子熱學(xué)所做的研究告一段落，同時(shí)開啟了量子熱學(xué)研究百花齊放的新篇章。
薛定諤于推出了一個相對論的波動多項(xiàng)式。而薛定諤關(guān)于一只置于裝有毒氣袋子里的貓是死是活的精典問題也成為量子熱學(xué)一個知名的假定；海森堡成立了解決量子波動理論的矩陣方式；狄拉克改進(jìn)了矩陣熱學(xué)的物理方式，使其成為一個概念完整、邏輯自洽的理論體系。
量子熱學(xué)解釋了平行宇宙，也解釋了我們的宇宙
在那幾年，幾乎每三天都有關(guān)于量子熱學(xué)領(lǐng)域的新發(fā)覺，這種發(fā)覺鼓舞著科學(xué)家們繼續(xù)前行的同時(shí)，也漸漸建立了量子熱學(xué)的理論系統(tǒng)。量子熱學(xué)促使我們對世界的認(rèn)知越來越清晰，這不僅僅是一個神妙的理論，這對于我們的本田生活和生產(chǎn)也有著巨大的推進(jìn)，從激光、電子顯微鏡、原子鐘到核磁共振的醫(yī)學(xué)圖象顯示裝置，都借助了量子熱學(xué)的原理和效應(yīng)。對半導(dǎo)體的研究引起了晶閘管和二極管的發(fā)明就是利用量子熱學(xué)的支撐。在核裝備的發(fā)明過程中，量子熱學(xué)的概念至關(guān)重要。至今為止，僅僅萬有引力難以使用量子力學(xué)來描述。
從精典化學(xué)到量子理論再到現(xiàn)在的量子熱學(xué)，這是歷史發(fā)展的必要。其實(shí)有好多人認(rèn)為這種跟我們的生活沒哪些關(guān)聯(lián)，雖然正是由于這種理論，我們才擁有了明天的生活。