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量子是什么東西,什么是量子( 二 )

云知道


振動(dòng)的帶電粒子能量是一份一份的 ， 每一份的能量都與振動(dòng)頻率有關(guān) ， 稱(chēng)為一個(gè)能量子 ， 或簡(jiǎn)稱(chēng)為量子 。按照這個(gè)假設(shè) ， 普朗克推導(dǎo)出了黑體輻射的普朗克公式 。這個(gè)公式與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合的非常好 。十八年后 ， 普朗克獲得諾貝爾獎(jiǎng) 。能量子的概念提出后 ， 許多物理學(xué)家借用這個(gè)概念得出了豐碩的成果 。例如愛(ài)因斯坦 ， 1905年愛(ài)因斯坦借用普朗克的觀點(diǎn)解釋了光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn) 。
愛(ài)因斯坦說(shuō)：光的能量也是一份份的 ， 每一份稱(chēng)為一個(gè)光量子 ， 或簡(jiǎn)稱(chēng)光子 ， 光子的能量與頻率的關(guān)系也滿(mǎn)足普朗克公式 。從此人們認(rèn)識(shí)到光是具有波粒二象性的 ， 愛(ài)因斯坦也因此獲得諾貝爾獎(jiǎng) 。再往后 ， 德布羅意指出所有的物質(zhì)都具有波粒二像性 ， 波恩提出概率波的觀點(diǎn) ， 薛定諤提出波函數(shù)滿(mǎn)足的方程薛定諤方程 ， 波爾利用量子觀點(diǎn)解釋了原子的能級(jí)結(jié)構(gòu) ， 量子力學(xué)蓬勃發(fā)展起來(lái) 。
作為一個(gè)普通人 ， “量子”到底是什么？

量子是什么東西,什么是量子


簡(jiǎn)單的說(shuō)：量子就是構(gòu)成我們這個(gè)世界的最小量 。所以說(shuō)這個(gè)世界的物質(zhì)和能量是不可以無(wú)限分割的 。量子物理學(xué)的開(kāi)創(chuàng)者是普朗克 ， 他在研究黑體輻射時(shí)發(fā)現(xiàn) ， 如果能量是一份一份的輻射出來(lái)的話(huà) ， 就能很好的解決使用經(jīng)典物理學(xué)的計(jì)算誤差 。普朗克對(duì)于一定頻率ν的輻射 ， 物體只能以hν為能量單位吸收或發(fā)射它 ， h稱(chēng)之為普朗克常數(shù) 。
換言之 ， 物體吸收或發(fā)射電磁輻射 ， 只能以量子的方式進(jìn)行 ， 每個(gè)量子的能量為E=hν ， 稱(chēng)為作用量子 。從經(jīng)典力學(xué)來(lái)看 ， 能量不連續(xù)的概念是絕對(duì)不允許的 。普朗克這個(gè)名字命名了很多與量子有關(guān)的數(shù)據(jù)：普朗克尺度----最小的長(zhǎng)度 ， 其值約為1.6x10的-35次方米 ， 比這個(gè)再小的長(zhǎng)度在物理學(xué)里是無(wú)意義的 。大約為一個(gè)質(zhì)子的1/10 。
普朗克時(shí)間----最短的時(shí)間 ， 其值約為10^-43s秒 ， 比這個(gè)再短的時(shí)間在物理學(xué)里無(wú)意義 。這也是宇宙大爆炸的第一個(gè)時(shí)刻 。普朗克溫度-----熱力學(xué)的最高溫度 。約為10^32K 。這是宇宙大爆炸的第一個(gè)時(shí)間間隔（普朗克時(shí)間）的溫度 。高于這個(gè)溫度無(wú)意義 。量子世界的物理規(guī)律是反人類(lèi)直覺(jué)的 。量子疊加態(tài)：可以同時(shí)為1和0 ， 直到對(duì)它進(jìn)行測(cè)量為止 。
量子糾纏態(tài)：一對(duì)糾纏中的量子 ， 在無(wú)限遠(yuǎn)的距離里 ， 如果對(duì)其中一個(gè)量子進(jìn)行了測(cè)量為1 ， 另一個(gè)量子態(tài)立即就會(huì)成為0 ， 不需要任何傳遞時(shí)間 。需要強(qiáng)調(diào)的是 ， 但這并不違法相對(duì)論 。海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理：粒子的位置與動(dòng)量不可同時(shí)被確定 ， 一個(gè)微觀粒子的某些物理量 ， 不可能同時(shí)具有確定的數(shù)值 ， 其中一個(gè)量越確定 ， 另一個(gè)量的不確定程度就越大 。
類(lèi)似的不確定性關(guān)系式也存在于能量和時(shí)間、角動(dòng)量和角度等物理量之間 。量子力學(xué)里最好玩的就是薛定諤的貓這個(gè)思想實(shí)驗(yàn)：在一個(gè)盒子里關(guān)著一只貓 ， 用一個(gè)放射性原子作為開(kāi)關(guān) ， 這個(gè)原子半衰期為1個(gè)小時(shí)（1個(gè)小時(shí)內(nèi) ， 原子衰變的幾率為百分之五十） ， 如果衰變了就會(huì)打開(kāi)開(kāi)關(guān)放出毒氣 ， 就會(huì)毒死貓 ， 當(dāng)然 ， 如果不衰變貓就活著 。貓的死活決定在放射性原子是否衰變上 ， 但是不觀察放射性原子就不知道原子的狀態(tài)（疊加原理） ， 原子同時(shí)處于1（衰變）和0（不衰變）的狀態(tài) 。

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