量子到底是什么? 量子到底能做什么

portant;">如果你是科学爱好者,一定会非常熟悉“量子”的概念!甚至可以这样说,即使你对科学毫无兴趣,生活中也会听说过“量子”这个词语 。“量子”已经与我们的生活息息相关,也成为高科技的代表,成为很多人茶余饭后的谈资 。

量子到底是什么? 量子到底能做什么

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但究竟什么是“量子”?它是一种基本粒子吗?这样的问题恐怕需要一定的物理学知识才能解答,否则很容易望文生义,误解了“量子”的本意 。
单从字面上来看,量子似乎与分子,原子,质子,中子,电子等一样都是微观粒子,事实上并不是这样的,量子并不是一种微观粒子!
那么量子到底是什么呢?简单说,量子是一种物理概念,并不是具体的物体 。物理学是这样定义的,量子似乎一个物理量上存在最小的不可分割的基本单位,如果一个物理量存在这样的单位,我们就称这个物理量是可以量子化的,这个不可分割的最小的单位就被称为“量子” 。
量子到底是什么? 量子到底能做什么

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用一个宏观例子能更通俗地理解量子的概念 。假如全体人类就是一个物理量,那么我们每个人就是不可分割的最小单位,你我都是量子,因为一个人不可能再进行分割,强行分割也就不是人了!
还有我们平时使用最多的现金,如果现金是一个物理量,那么一分钱就是不可分割的单位,也就是量子,因为一分钱不可分割,半分钱是没有意义的!
如此通俗地解释过后,相信很多人对量子的概念都有了更深的认知 。但事实上远非如此,量子的定义很好理解,但与量子有关的概念很难让人理解,因为量子的相关概念完全颠覆了我们在宏观世界的认知 。
在我们生活的宏观世界,我们观察到的任何变化都是连续的,比如一辆汽车从你身边呼啸而过,汽车与你的距离是连续变化的,同时汽车的速度也是连续变化的 。还有一颗小树苗长成参天大树也是连续变化的,不可能跳跃式生长 。
量子到底是什么? 量子到底能做什么

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但在微观世界(量子世界),一切变得如此诡异,因为量子概念的存在,量子世界是不连续的,物理量的变化是离散的,跳跃式的 。最常见的例子就是电子跃迁 。电子在原子核外层规范随机出现,但这种随机也是受约束的,并不是随意出现在任何地方,而是按特定的轨道出现的,只能从一个轨道直接跃迁到另一个轨道,而不能出现在两个轨道之间 。也就是说,电子是从一个轨道直接“瞬移”到另一个轨道的,中间没有过程速度之说 。
如果电子的这种行为出现在宏观世界,你就知道有多诡异了 。就好比你在客厅看电视,你妈妈在厨房做饭,突然你妈妈出现在你面前,没有任何走动的过程,你是不是会被吓破胆?
我们经常所说的光子其实是“光量子”的简称,因为光也是可以量子化的物理量,光子就是光的最小单位,光在传递的过程中也不是连续的,而是一份一份的 。而光其实就是能量,这意味着能量也是离散的,并不是连续的 。
量子有以下重要基本特征 。