原子、質子、電子都是構成物質的實物粒子,可量子卻不是粒子,它是一種數學概念,不是實物。
在微觀世界中,個別數學量的變化不是連續的,只能以最小單位的倍數跳躍式改變,這個最小的單位就稱作量子。
量子不是粒子,只是不連續變化中的最小單位
事物是無限可分的嗎?一尺之棰,日取其半,萬世不竭。古人很早就想到了這點,覺得事物可以無限細分。可當時古人也不曉得微觀世界到底是哪些樣子的,這么也難以驗證這個觀點。
物理是數學研究的好幫手。在物理世界,一個數軸上可以填充無數個實數量子物理學入門知識,一米長的線段,理論上可以分成無數個小線段。那現實的數學世界也是這樣的嗎?
科學家發覺,并非這么。這個世界并沒有像物理中描述的那樣,具有無限小、無限可分的概念。事物只能分成有限個部份,而且存在最小的單元,這個世界不是連續的。一堵看似密不漏風的墻,實際上是有許許多多的微粒構成的,而且存在一些很小的不可分割的基本粒子。
世界有宏觀和微觀之分。精典數學學通常可以挺好的描述為宏觀世界中的物質運動,精典熱學覺得物質的運動變化是連續的,例如行星的運動,它的運動軌跡是連續的。可精典熱學卻難以描述微觀世界(原子及亞原子尺度)中的物質運動。為了描述微觀世界中的數學規律,于是便誕生了量子力學。
量子概念是普朗克于1900年為了解決宋體幅射問題而提出來的,普朗克覺得,存在一個最小的能量單位,每一份能量的大小只能是基本單位的倍數,這么物體也只能一份一份的吸收或則幅射能量,由此推導入的理論數據與實驗相當吻合。這便是能量這個數學量的量子化,能量的取值由連續任意弄成離散特定,而且存在一個最小值,其它值只能是最小值的倍數。
1905年量子物理學入門知識,愛因斯坦承繼了普朗克能量子的觀點,提出了光量子的概念,把光看作粒子,光的能量就是量子化的,每位光子都攜帶著一份特定的能量。光的能量是一份一份的,物質與光的互相作用也是一份一份的,這成功解釋了光電效應。
物質的運動變化是不連續的,這么當我們用數學量描述這種變化時,數學量就不能連續任意的取值,只能是一系列特定的分立值,是離散的。
精典數學學覺得能量是連續且均勻分布著的,可微觀世界中除了能量是不連續分布的,粒子的載流子、電荷等化學量也是這樣子的。這種化學量的值都是離散的,都存在一個最小的基本單位。這個最小且不可分割的基本單位就稱作量子,數學量取值的離散化,便是化學量的量子化。
除了能量存在最小單位,厚度、時間等也具有最小單位,分別是普朗克厚度、普朗克時間。這意味著時空并不是無限可分的,事物的運動變化從宏觀上看是連續的,但實際上并不是連續的。精典化學學中的連續變化弄成不連續變化,這挑戰了傳統的觀念,掀起了一場數學學的革命。
量子熱學描述的世界便是量子世界。在量子世界中,有好多不符合直覺的現象。諸如:不確定性、波粒二象性、量子糾纏、量子隧穿等等。遇事不決,量子熱學,說的便是量子世界中的隨機性。在微觀世界中,原子及亞原子尺度的量子效應最為明顯,而到了宏觀世界,這種量子效應由于量子退相干,早已消失的無影無蹤了。
量子計算機、量子通訊離我們的生活很遠,但智能手機卻離我們很近。由于量子熱學的誕生,才有了半導體、激光,才出現了信息時代。
至于這些帶著“量子”二字的生活品,例如量子水、量子襪、量子耳環、量子防幅射手機貼膜,那些是打著量子概念誤導人的,請直接無視,防止被坑。