量子力学是物理学的一个分支，解释了物质和能量在原子及亚原子尺度上的行为。它在20世纪初由包括马克斯·普朗克、尼尔斯·玻尔、维尔纳·海森堡和埃尔文·薛定谔等先锋人物发展起来，现已成为人类创造的最成功的科学理论之一。该理论准确地描述了广泛的微观现象。这些现象包括著名的双缝实验，其中粒子也表现出波动特性，以及量子隧穿现象，在这种现象中，粒子在经典意义上没有足够的能量克服障碍时，依然有通过障碍的概率。其他关键的量子效应，如纠缠和相干性，现在已成为新兴技术（包括量子计算和量子通信）的基础。复数真的必要吗？几十年来，量子力学依赖于复数，这些复数结合了实数成分和虚数成分。在量子态的数学描述中，实部代表幅度，而虚部代表相位。这个框架在描述许多量子过程时被认为是至关重要的。尽管如此，物理学家们仍然争论复数是否真正是自然的基本部分，或者仅仅是一种方便的数学工具。这个问题自然引出了另一个问题：量子力学是否可以仅用实数来表述？重新审视关键的量子假设 一项2021年的研究得出结论，复数在量子力学的标准公设下是不可或缺的（Renou et al., Nature 600, 625 (2021)）。实验结果也支持上述结论。杜塞尔多夫海因里希·海涅大学（HHU）和德国宇航中心（DLR）的研究团队在布鲁斯教授的带领下进行了进一步的研究，他们决定重新审视之前工作的假设。在发表于《物理评论快报》的新研究中，他们发现2021年分析中使用的一个公设比必要的限制更严格。通过替换为另一种描述量子系统组合的物理激励方法，他们确定了一系列可以完全用实数表达的理论，同时在实验上与传统量子力学不可区分。布鲁斯教授表示：“这意味着这两种框架对任何可想象的实验产生相同的预测。在这个框架内，虚数在量子力学中并不是根本必要的，原则上可以被使用实数的替代表述所替代。”