爱因斯坦|什么？物理学就是玩建筑？还要“酷寒”之地高楼起！物理学|量子电动力学|麦克斯韦

基于规范理论，物理学家建立了标准模型，可以很好地描述组成物质世界的基本粒子及其之间的强、弱、电磁相互作用。而规范不变性作为“理论背后的理论” ，是构造规范理论的基本原理。
中国科学技术大学潘建伟、苑震生等与德国海德堡大学、意大利特伦托大学的合作者在超冷原子量子计算和模拟领域取得重要突破：在71格点的光晶格量子模拟器中成功实现了对量子电动力学中方程的模拟，首次使用微观量子调控手段在量子多体系统中验证了描述电荷与电场关系的高斯定律。此工作提供了一种新方式，利用实验上高度可控的规模化量子模拟器来探究基础物理的规范对称性。题目为“Observation of gauge invariance in a 71-site Bose-Hubbard quantum simulator（在71格点玻色-哈伯德量子模拟器中观测到规范不变性）”的论文于北京时间11月19日发表于《自然》（Nature）杂志。
至此，潘建伟教授领导的研究团队在使用超冷原子产生大规模量子纠缠态进行量子计算、构建拓扑量子计算系统、模拟凝聚态超流模型、模拟人工规范场、开展超冷化学研究等方面取得了丰硕的原创科研成果，已在Nature(1)、Science(3)、Nature Physics(5)和PRL(8)上发表论文17篇，成为国际上超冷原子量子计算和量子模拟领域的领跑团队之一。
物理学家的终极理想——全能建筑工
如果说物理学是一座宏伟的大厦，物理学家的工作就是要弄明白，这座大厦是由哪些材料组成，这些材料是如何相互支撑构成建筑体，以及这些材料本身又是如何得到的。
对于搞建筑的人来说，你得知道，钢筋和砖块是如何相互配合达到稳固，玻璃、铝材如何搭配才能隔音，砖块之间靠什么固定，瓷砖之间如何拼接美化，如果你想在某个方向上更细致的研究，你还可以探索，砖块是怎么烧制的，什么样的涂层更加防水。当然，如果你对涂防水层很在行，那你是一名很好的瓦工，如果你搭建木料很精通，那你是很棒的木匠，但是如果一个人既会瓦工的活，又懂木工的活，是不是就更厉害了？
物理学家的工作也十分类似。他们也想找到一种能构建物理学大厦的万能方法。
我们把时间拨回到四五百年前，开普勒所在的年代，那个时候，人类还处在懵懂中，还不知道苹果为什么会下落，太阳为什么会升起。天文学家开普勒和他的老师，利用长年累月观测到的天体运行数据，总结出了开普勒三定律。虽然今天看来，这三大定律更像是唯象的描述，远没有触及力学的本质，但人类毕竟第一次开始根据头顶星体的运行流转， “揣测”上帝的意图。
经过伽利略等天文学家的努力，到了牛顿这儿，他建立了完整的力学和运动学体系。像我们中学熟悉的F=ma ，就是这个力学体系中最广为人知的一部分。通过牛顿这套力学体系以及他的万有引力定律，不仅能推导出开普勒三定律，还能计算苹果下落和太阳升起，人们开始明白，天上地下的各种现象有了一个更统一的规律在支配。这就相当于，一个泥瓦工，找到了一种方法，不仅能用来刷墙，还能用来刷家具。