量子是什么东西,什么是量子( 二 )


振动的带电粒子能量是一份一份的 , 每一份的能量都与振动频率有关 , 称为一个能量子 , 或简称为量子 。按照这个假设 , 普朗克推导出了黑体辐射的普朗克公式 。这个公式与实验结果符合的非常好 。十八年后 , 普朗克获得诺贝尔奖 。能量子的概念提出后 , 许多物理学家借用这个概念得出了丰硕的成果 。例如爱因斯坦 , 1905年爱因斯坦借用普朗克的观点解释了光电效应实验 。
爱因斯坦说:光的能量也是一份份的 , 每一份称为一个光量子 , 或简称光子 , 光子的能量与频率的关系也满足普朗克公式 。从此人们认识到光是具有波粒二象性的 , 爱因斯坦也因此获得诺贝尔奖 。再往后 , 德布罗意指出所有的物质都具有波粒二像性 , 波恩提出概率波的观点 , 薛定谔提出波函数满足的方程薛定谔方程 , 波尔利用量子观点解释了原子的能级结构 , 量子力学蓬勃发展起来 。
作为一个普通人 , “量子”到底是什么?

量子是什么东西,什么是量子


简单的说:量子就是构成我们这个世界的最小量 。所以说这个世界的物质和能量是不可以无限分割的 。量子物理学的开创者是普朗克 , 他在研究黑体辐射时发现 , 如果能量是一份一份的辐射出来的话 , 就能很好的解决使用经典物理学的计算误差 。普朗克对于一定频率ν的辐射 , 物体只能以hν为能量单位吸收或发射它 , h称之为普朗克常数 。
换言之 , 物体吸收或发射电磁辐射 , 只能以量子的方式进行 , 每个量子的能量为E=hν , 称为作用量子 。从经典力学来看 , 能量不连续的概念是绝对不允许的 。普朗克这个名字命名了很多与量子有关的数据:普朗克尺度----最小的长度 , 其值约为1.6x10的-35次方米 , 比这个再小的长度在物理学里是无意义的 。大约为一个质子的1/10 。
普朗克时间----最短的时间 , 其值约为10^-43s秒 , 比这个再短的时间在物理学里无意义 。这也是宇宙大爆炸的第一个时刻 。普朗克温度-----热力学的最高温度 。约为10^32K 。这是宇宙大爆炸的第一个时间间隔(普朗克时间)的温度 。高于这个温度无意义 。量子世界的物理规律是反人类直觉的 。量子叠加态:可以同时为1和0 , 直到对它进行测量为止 。
量子纠缠态:一对纠缠中的量子 , 在无限远的距离里 , 如果对其中一个量子进行了测量为1 , 另一个量子态立即就会成为0 , 不需要任何传递时间 。需要强调的是 , 但这并不违法相对论 。海森堡测不准原理:粒子的位置与动量不可同时被确定 , 一个微观粒子的某些物理量 , 不可能同时具有确定的数值 , 其中一个量越确定 , 另一个量的不确定程度就越大 。
类似的不确定性关系式也存在于能量和时间、角动量和角度等物理量之间 。量子力学里最好玩的就是薛定谔的猫这个思想实验:在一个盒子里关着一只猫 , 用一个放射性原子作为开关 , 这个原子半衰期为1个小时(1个小时内 , 原子衰变的几率为百分之五十) , 如果衰变了就会打开开关放出毒气 , 就会毒死猫 , 当然 , 如果不衰变猫就活着 。猫的死活决定在放射性原子是否衰变上 , 但是不观察放射性原子就不知道原子的状态(叠加原理) , 原子同时处于1(衰变)和0(不衰变)的状态 。

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