上個世紀是人類科學技術突飛猛進的時代。具體到數學上,人類完善個兩大科學支柱,一個是愛因斯坦那知名的相對論,另一個便是由諸多科學家一起努力而筑建的量子熱學!
其實,你覺得量子熱學距離你的生活很遙遠,但這只不過是你的誤會而已!事實上,我們現在所應用的所有科技產品幾乎都囊括了量子熱學。在現代,量子熱學的應用程度遠遠小于相對論。由于我們一般覺得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都會讓相對論深刻的植根在人們的腦海中,也就造成了相對論的著名度小于量子熱學。但事實上,量子熱學在目前的科學應用方面遠小于相對論。相對論效應更多的是在接近光速的情況下很實用,而且我們生活卻遠遠大于光速。
量子熱學是研究微觀世界的一門科學理論。如此說吧,世間萬物都是由基本的原子,電子等基本粒子構成。你似乎常常據說,電子,原子,質子,中子等等粒子。這些粒子就是構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,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?
雖然量子只是一個數學概念而已,并不是具體的實在粒子。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,簡稱光子。由于我們曉得,光子是構成電磁波的最基本的單位,所以就是量子的。雖然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。
量子概念的提出很有意思,一開始普朗克發覺了宋體幅射的不連續性不能通過精典熱學來解釋。淺顯一點說量子物理是什么意思,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。并且科學家發覺,光被宋體吸收不是連續的。由于人們一開始不曉得光是由光子構成的,所以宋體吸收光線應當是連續的。并且實驗數據卻表明,宋體吸收光線是一份一份的,并不是連續的。以后的愛因斯坦推廣了量子化概念,覺得一束光是一個個光子構成的,但是一份份的被宋體吸收。愛因斯坦承繼了普朗克的量子概念,并成功解釋了光電效應。所以我們可以發覺,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的,是由于光子是一個個具體的實在粒子,所以它們會一份份的被宋體吸收。宋體幅射的不連續性,就彰顯在光是由光量子(光子)構成了。正是由于光子是一個個粒子,所以它們被宋體吸收只能一個個挨到來,所以就不是連續的了!
雖然水份子也可以稱作是水的量子,由于水是由水份子這個基本單位構成的。并且我們通常常覺得是量子的東西是光子,這是除了由于光子在現代科學的重要性量子物理是什么意思,更因為高手們最早提出量子的概念是通過思索光的本質而得來的!