上個(gè)世紀(jì)是人類(lèi)科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的時(shí)代。具體到數(shù)學(xué)上,人類(lèi)完善個(gè)兩大科學(xué)支柱,一個(gè)是愛(ài)因斯坦那知名的相對(duì)論,另一個(gè)便是由諸多科學(xué)家一起努力而筑建的量子熱學(xué)!
其實(shí),你覺(jué)得量子熱學(xué)距離你的生活很遙遠(yuǎn),但這只不過(guò)是你的誤會(huì)而已!事實(shí)上,我們現(xiàn)在所應(yīng)用的所有科技產(chǎn)品幾乎都囊括了量子熱學(xué)。在現(xiàn)代,量子熱學(xué)的應(yīng)用程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于相對(duì)論。由于我們一般覺(jué)得相對(duì)論是愛(ài)因斯坦一個(gè)人的成果,所以,個(gè)人英雄主義的光輝形象都會(huì)讓相對(duì)論深刻的植根在人們的腦海中,也就造成了相對(duì)論的著名度小于量子熱學(xué)。但事實(shí)上,量子熱學(xué)在目前的科學(xué)應(yīng)用方面遠(yuǎn)小于相對(duì)論。相對(duì)論效應(yīng)更多的是在接近光速的情況下很實(shí)用,而且我們生活卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光速。
量子熱學(xué)是研究微觀世界的一門(mén)科學(xué)理論。如此說(shuō)吧,世間萬(wàn)物都是由基本的原子,電子等基本粒子構(gòu)成。你似乎常常據(jù)說(shuō),電子,原子,質(zhì)子,中子等等粒子。這些粒子就是構(gòu)成我們宏觀世界的最基本粒子。你也許看到“量子”二字幾乎都是和量子熱學(xué),量子通訊,或則量子糾纏連在一起的。并且“量子”到底是哪些東西?它比電子,原子還小嗎?
雖然量子只是一個(gè)數(shù)學(xué)概念而已,并不是具體的實(shí)在粒子。我們曉得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(jiǎn)稱(chēng)光子。由于我們曉得,光子是構(gòu)成電磁波的最基本的單位,所以就是量子的。雖然任何物質(zhì)都是由一個(gè)最基本,不可再分的單位構(gòu)成,而這個(gè)最基本的單位就是這個(gè)物質(zhì)的量子。
量子概念的提出很有意思,一開(kāi)始普朗克發(fā)覺(jué)了宋體幅射的不連續(xù)性不能通過(guò)精典熱學(xué)來(lái)解釋。淺顯一點(diǎn)說(shuō)量子物理是什么意思,就是一個(gè)完全黑的東西,這個(gè)完全黑的東西會(huì)吸收一切光線。并且科學(xué)家發(fā)覺(jué),光被宋體吸收不是連續(xù)的。由于人們一開(kāi)始不曉得光是由光子構(gòu)成的,所以宋體吸收光線應(yīng)當(dāng)是連續(xù)的。并且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)卻表明,宋體吸收光線是一份一份的,并不是連續(xù)的。以后的愛(ài)因斯坦推廣了量子化概念,覺(jué)得一束光是一個(gè)個(gè)光子構(gòu)成的,但是一份份的被宋體吸收。愛(ài)因斯坦承繼了普朗克的量子概念,并成功解釋了光電效應(yīng)。所以我們可以發(fā)覺(jué),光子這些東西就是光的量子。
宋體吸收光線之所以不是連續(xù)的,是由于光子是一個(gè)個(gè)具體的實(shí)在粒子,所以它們會(huì)一份份的被宋體吸收。宋體幅射的不連續(xù)性,就彰顯在光是由光量子(光子)構(gòu)成了。正是由于光子是一個(gè)個(gè)粒子,所以它們被宋體吸收只能一個(gè)個(gè)挨到來(lái),所以就不是連續(xù)的了!
雖然水份子也可以稱(chēng)作是水的量子,由于水是由水份子這個(gè)基本單位構(gòu)成的。并且我們通常常覺(jué)得是量子的東西是光子,這是除了由于光子在現(xiàn)代科學(xué)的重要性量子物理是什么意思,更因?yàn)楦呤謧冏钤缣岢隽孔拥母拍钍峭ㄟ^(guò)思索光的本質(zhì)而得來(lái)的!