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量子力學中的「量子」到底是什麼東西?

上個世紀是人類科學技術突飛猛進的時代。具體到物理上,人類建立個兩大科學支柱,一個是愛因斯坦那著名的相對論,另一個便是由眾多科學家一起努力而築建的量子力學!

或許,你認為量子力學距離你的生活很遙遠,但這只不過是你的誤解而已!事實上,我們如今所應用的所有科技產品幾乎都涵蓋了量子力學。在現代,量子力學的應用程度遠遠大於相對論。因為我們通常認為相對論是愛因斯坦一個人的成果,所以,個人英雄主義的光輝形象就會讓相對論深刻的紮根在人們的腦海中,也就導致了相對論的知名度大於量子力學。但事實上,量子力學在目前的科學應用方面遠大於相對論。 相對論效應更多的是在接近光速的情況下很實用,但是我們生活卻遠遠小於光速。

量子力學中的「量子」到底是什麼東西?

量子力學是研究微觀世界的一門科學理論。這麼說吧,世間萬物都是由基本的原子,電子等基本粒子構成。你或許經常聽說,電子,原子,質子,中子等等粒子。那些粒子就是構成我們宏觀世界的最基本粒子。你或許聽到「量子」二字幾乎都是和量子力學,量子通信,或者量子糾纏連在一起的。但是「量子」到底是什麼東西?它比電子,原子還小嗎?

其實量子只是一個物理概念而已,並不是具體的實在粒子。我們知道電磁波的傳播子就是光子,所以光子也就是電磁波的量子,也就是光量子,簡稱光子。因為我們知道,光子是構成電磁波的最基本的單位,所以就是量子的。其實任何物質都是由一個最基本,不可再分的單位構成,而這個最基本的單位就是這個物質的量子。

量子力學中的「量子」到底是什麼東西?

量子概念的提出很有意思,一開始普朗克發現了黑體輻射的不連續性不能通過經典力學來解釋。通俗一點說,就是一個完全黑的東西,這個完全黑的東西會吸收一切光線。但是科學家發現,光被黑體吸收不是連續的。因為人們一開始不知道光是由光子構成的,所以黑體吸收光線應該是連續的。但是實驗數據卻表明,黑體吸收光線是一份一份的,並不是連續的。之後的愛因斯坦推廣了量子化概念,認為一束光是一個個光子構成的,並且一份份的被黑體吸收。愛因斯坦繼承了普朗克的量子概念,並成功解釋了光電效應。 所以我們可以發現,光子這種東西就是光的量子。

量子力學中的「量子」到底是什麼東西?

黑體吸收光線之所以不是連續的,是因為光子是一個個具體的實在粒子,所以它們會一份份的被黑體吸收。黑體輻射的不連續性,就體現在光是由光量子(光子)構成了。正是因為光子是一個個粒子,所以它們被黑體吸收只能一個個挨著來,所以就不是連續的了!

其實水分子也可以叫做是水的量子,因為水是由水分子這個基本單位構成的。但是我們一般常認為是量子的東西是光子,這是不僅因為光子在現代科學的重要性,更由於前輩們最早提出量子的概念是通過思考光的本質而得來的!

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