必威官网亚洲体育-必威体育首页官方

金宝搏app

中国教育和科研计算机网 中国教育 高校科技 教育信息化 下一代互联网 CERNET 返回金宝搏app
李志民:什么是量子?
2018-05-07 主编微讲堂

  量子(quantum)是现代物理学的重要概念。最早是由德国物理学家M·普朗克在1900年提出的。量子一词来自拉丁语quantus,意为“有多少”,代表“相当数量的某物质”。

  量子是数学概念,用来描述光子、质子、中子、电子、介子等基本粒子的能量特性。量子是能表现出某物质或物理量特性的最小单元,一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位,则这个物理量是量子化的,并把最小单位称为量子。例如,“光的量子”(光子)是一定频率的光的基本能量单位。

  量子这个数学概念的意思究竟是什么呢?就是“离散变化的最小单元”,量子不是物质,是能表示物质特性的物质最小单元的统称。表示水特性的水分子可以是量子,表示氢特性的氢原子可以是量子,氧原子同样也可以作为量子。“离散变化”同样是数学概念,与“离散变化”相对的叫做“连续变化”。用宏观世界里的例子来比喻,当你在一段平路上,你可以走到1米的位置,也可以走到1.1米的位置,也可以走到1.11米的位置,如此等等,中间任何一个距离都可以走到,这就是“连续变化”。但当你上台阶时,只能上一个台阶、两个台阶,而不能上半个台阶、1/3 个台阶,没有中间过程,这就是“离散变化”。对于上台阶来说,一个台阶就是一个量子。如果某个东西只能离散变化,大家就说它是“量子化”的。

  量子化现象主要表现在微观物理世界。量子化指其物理量的数值是离散的,而不是连续地任意取值。而粒子是物质概念,大家都知道物质是由分子组成的,分子是由原子组成的,原子又是由原子核与电子组成的,原子核是由质子和中子组成的,等等。量子跟原子、电子根本不能比较大小。就像“5”是一个数字,“3个苹果”是指实物,你问“5”和“3个苹果”哪个大,这让人怎么回答?正确的回答只能是:它们不是同一范畴的概念,无法比较。

  物理学的研究从宏观发展到微观,延伸出了量子力学、量子光学等成为不同的专业研究领域。宏观和微观不同,物质性能表现不同,物质世界的宏观是连续的,微观是离散的。离散变化是微观世界的一个本质特征。微观世界中的离散变化包括两类,一类是物质组成的离散变化,一类是物理量的离散变化。发现离散变化是微观世界的一个本质特征后,科学家创立了描述微观世界的物理学理论,称作“量子力学”。量子力学出现后,人们把传统的牛顿力学称为“经典力学”。

  任何对未知世界的探索都应该鼓励,任何以科学名义的忽悠都需要警惕。

  (主编李志民)

教育信息化资讯微信二维码

特别声明:金宝搏app注明稿件来源为其他媒体的文/图等稿件均为转载稿,金宝搏app转载出于非商业性的教育和科研之目的,并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。如转载稿涉及版权等问题,请编辑在两周内速来电或来函联系。

邮箱:gxkj#cernet.com
微信公众号:高校科技进展
XML 地图 | Sitemap 地图

必威官网亚洲体育|必威体育首页官方

XML 地图 | Sitemap 地图