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量子是什么?
量子,普朗克,量子力学量子是什么?
发布时间:2019-02-08加入收藏来源:互联网点击:
在爱因斯坦之后,也就是20世纪10—20年代,丹尼斯·玻尔(他是爱因斯坦最强劲的对手)继续引领这一理论的发展。玻尔了解到原子内电子的能量和光能一样,只能是特定值,更重要的是,电子只有在特定能量下才能从一个原子轨道“跳跃”到另一个原子轨道,并同时释放或吸收一个光子,这就是著名的“量子跃迁”。
而到了1925年,维尔纳·海森堡终于为这个新理论列出了方程,从而取代了整个牛顿力学。不过海森堡所依据的理念是非常让人晕头转向的。
维尔纳·海森堡
海森堡说,电子并非一直存在,只有在人看到它们时,或者更确切地说,只有和其他东西相作用的时候,它们才会存在。当它们与其他东西相撞时,就会以一个可以计算的概率在某个地方出现。从一个轨道到另一个轨道的“量子跃迁”是它们现身的唯一方式:一个电子就是相互作用下的一连串跳跃,如果没有受到打扰,电子就没有固定的栖身之所,它甚至不会存在于一个所谓的“地方”。
在海森伯等人建立了量子矩阵力学的同时,同是的诸位物理学大神不断为量子理论添砖加瓦,德布罗意提出“物质波”概念,即一切物质粒子均具备波粒二象性,薛定谔建立了量子波动力学。直到1928年,英国物理学家狄拉克完成了矩阵力学和波动力学之间的数学等价证明,对量子力学理论进行了系统的总结,并将两大理论体系——相对论和量子力学成功地结合起来,揭开了量子场论的序幕。
直到今天,一个多世纪过去了,量子力学的方程以及用他们得出的结果每天都被应用在物理、工程、化学、生物乃至更广阔的领域中。量子力学对于当代科学的整体发展有着至关重要的意义。没有量子力学基础,就不会制造出激光器,就不会有处理器、存储器,也不会有纳米材料、超导材料等等新型材料,可以说没有量子力学,就不会有今天的信息时代。
但我们也还停留在原点,量子力学的方程对我们依然十分神秘,因为它并不描述一个物理系统内发生了什么,而只说明一个物理系统是如何影响另外一个物理系统的。这是否意味着系统的真是存在是无法被描述的?是否意味着我们还缺少一块拼图?或者,是否意味着我们要接受“所谓的真实是相互作用造成的”?
但有一点可以确认,目前没有任何生命现象被确认存在量子效应。一些生命现象被猜测可能存在量子效应,但那只是一部分人的假说,从未被证实。宗教、迷信乐意拿量子概念为灵魂、心灵感应拼凑存在的理由;神棍、保健品骗子乐意用量子去“解释”生命现象,并制造出价格不菲的“量子保健”器材。这些都是骗人的,因为它们统统与量子无关。
回答于 2019-09-11 08:43:50
一个物理量如果有最小的单元而不可连续的分割,就说这个物理量是量子化的,并把最小的单元称为量子。
回答于 2019-09-11 08:43:50
量子(quantum)是现代物理的重要概念。最早是由德国物理学家M·普朗克在1900年提出的。他假设黑体辐射中的辐射能量是不连续的,只能取能量基本单位的整数倍,从而很好地解释了黑体辐射的实验现象。
通俗地说,一个物理量如果有最小的单元而不可连续的分割,就说这个物理量是量子化的,并把最小的单元称为量子。我们知道构成物质的最小单元是基本粒子,而量子就是质量、体积、能量等各种物理量的最小单元,而且它也要以某种粒子状态存在。我们看到的光,其实是以光子为单位一份一份地变化的。我们大可以打开脑洞,想象一下,我们举手投足间,就是一个呼吸,就有上万亿的量子在移动。
在现代量子理论中,人们发现粒子的波粒二象性,任何物体都有波动性和粒子性。而且任何物体的位置和速度都不可能同时被准确的测量。只能用概率来描述。在现代量子论中,用波粒二象性和概率波处理微观问题就是量子化。
量子有两个堪称神奇的绝技,就是“分身术”和“远程心灵感应”。别小看这两门功夫,要知道最强悍的量子计算机和最安全的量子通信,关键靠的就是它们。量子的“分身术”也叫量子叠加,就是一个量子可以同时存在好几种状态。
那么“分身术”干嘛用呢?首先一个应用就是帮我们的计算机实现并行计算。这能力有多强?举个例子,如果我们分解一个300位的大数,用现在的计算机,需要15万年,用量子的“分身术”帮我们并行运算,只要一秒钟就可以算出来。
量子的另一个绝技“远程心灵感应”,学名叫量子纠缠。就是如果两个相似的量子距离足够近,就会发生纠缠,然后你把它们分开无论多远,这两颗量子的状态就好像一对有心灵感应的双胞胎一样,一个开心,另一个也会笑,一个哭了,另一个一定也难过,这个可能是科学中最奇特的现象之一。
神奇的量子还有两个怪癖:不可分割、不可克隆。别嫌它古怪,要想做量子保密通信还真得靠这两个才行。利用量子的两个怪癖,可以制作出最安全的保密钥匙,可以让我们目前的信息传输变得更安全。
所以说,量子神奇,但是人类的潜力更神奇。如果能够驾驭这么行踪神秘和脾气古怪的量子,绝对安全的保密通信、堪称神速的新一代电脑,也将成为现实。
回答于 2019-09-11 08:43:50
量子的概念其实还蛮重要的,大家平时都在聊量子力学,提到最多的基本上都是薛定谔的猫和爱因斯坦的上帝不掷骰子。
对于什么是量子其实了解的不多,在量子力学出现前,学术圈对于能量的理解是连续的。什么叫做连续?举个栗子,比如温度从0摄氏度到100摄氏度。
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