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      遇事不決量子力學,量子究竟是什么?一文搞懂,拒

      放大字體  縮小字體 發布日期:2021-08-17 14:57:32    作者:本地管家張欣音    瀏覽次數:23
      導讀

      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,她是一種物理概念,不是實物。 在微觀世界中,某些物理量的變化不是連續的,只能以最小單位的倍數跳躍式改變,這個最小的單位就叫做量子。 量子不是粒子

      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,她是一種物理概念,不是實物。

      在微觀世界中,某些物理量的變化不是連續的,只能以最小單位的倍數跳躍式改變,這個最小的單位就叫做量子。

      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,認為事物可以無限細分??僧敃r古人也不知道微觀世界究竟是什么樣子的,那么也無法驗證這個觀點。

      數學是物理研究的好幫手。在數學世界,一個數軸上可以填充無數個實數,一米長的線段,理論上可以分成無數個小線段。那現實的物理世界也是這樣的嗎?

      科學家發現,并非如此。這個世界并沒有像數學中描述的那樣,具有無限小、無限可分的概念。事物只能分成有限個部分,并且存在最小的單元,這個世界不是連續的。一堵看似密不透風的墻,實際上是有許許多多的微粒構成的,并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。經典物理學一般可以很好的描述為宏觀世界中的物質運動,經典力學認為物質的運動變化是連續的,比如行星的運動,她的運動軌跡是連續的??山浀淞W卻無法描述微觀世界(原子及亞原子尺度)中的物質運動。為了描述微觀世界中的物理規律,于是便誕生了量子力學。

      量子概念是普朗克于1900年為了解決黑體輻射問題而提出來的,普朗克認為,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,那么物體也只能一份一份的吸收或者輻射能量,由此推導出的理論數據與實驗相當吻合。這便是能量這個物理量的量子化,能量的取值由連續任意變成離散特定,并且存在一個最小值,其她值只能是最小值的倍數。

      1905年,愛因斯坦繼承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,每個光子都攜帶著一份特定的能量。光的能量是一份一份的,物質與光的相互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,那么當我們用物理量描述這些變化時,物理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。

      經典物理學認為能量是連續且均勻分布著的,可微觀世界中不僅能量是不連續分布的,粒子的自旋、電荷等物理量也是這樣子的。這些物理量的值都是離散的,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叫做量子,物理量取值的離散化,便是物理量的量子化。

      不僅能量存在最小單位,長度、時間等也具有最小單位,分別是普朗克長度、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。經典物理學中的連續變化變成不連續變化,這挑戰了傳統的觀念,掀起了一場物理學的革命。

      量子力學描述的世界便是量子世界。在量子世界中,有很多不符合直覺的現象。比如:不確定性、波粒二象性、量子糾纏、量子隧穿等等。遇事不決,量子力學,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顯著,而到了宏觀世界,這些量子效應因為量子退相干,已經消失的無影無蹤了。

      量子計算機、量子通信離我們的生活很遠,但智能手機卻離我們很近。因為量子力學的誕生,才有了半導體、激光,才出現了信息時代。

      至于那些帶著“量子”二字的生活品,比如量子水、量子襪、量子項鏈、量子防輻射手機貼膜,這些是打著量子概念忽悠人的,請直接無視,避免被坑。

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      (文/本地管家張欣音)
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