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首先我想说的是，大家不要以为量子这个概念有多么地难，多么地抽象。真正难的和抽象的是描述量子的概念和理论，而量子本身我们可以通过一些很形象的方法来理解。 如果我们要认识物质，认识世界有两个方面去研究：一方面是往大了研究，研究天体研究宇宙；另一方面是往小了研究，研究物质是由什么组成的。量子的东西就是研究物质微观机理的一种科学。 我们要研究微观的东西，最先想到的一个问题就是物质是无限可分的吗？如果不是无限可分，那么对应的最小单位是什么？想象一下我们拿到了一块玻璃，我们拿锤子用力杂碎它，然后挑一块小的碎片继续砸。一直这么进行下去，我们可以把玻璃砸到多小？我想这是很多人小时候都想过的一个问题。 图1. 不同能量状态的电子 答案是：物质不是无限可分的。物质的基本组成部分是一个叫做原子的东西。原子这个概念很早就在古希腊时期被一些哲人从哲学的观点提出来了。科学意义上的原子的概念最小是科学家道尔顿提出来的。 那么原子可以再往下分吗？答案是可以的。但是与物质的性质息息相关的就是原子，不同种类的原子，它们的性质也各不相同。这就是我们常见的元素周期表。 原子再往下分，可以分为原子核和核外的电子，而原子核又可以分为质子和中子。这里的质子、中子、电子就属于量子的一种了。为什么这样说呢？因为这些粒子的性质我们用传统的物理学已经解释不了了，必须用一种新的物理学去解释。科学家发展出了一整套理论去描述他们，对应的名字就叫“量子理论”。 除了电子、质子、中子等等，我们可以想得到的，光也是一种量子，叫做光子。那么这些量子有什么神奇的性质呢？最典型的当然就是他们的不连续性了。所以才叫做量子嘛，是不是很容易理解。但除此之外，它们还具有波粒二象性、它们的能量以及其它的一些相关的物理量也是不连续的，而是一份一份的。这就是“量子”的更深一层的含义所在。 那么我们能不能看得见量子呢？答案是可以的。随着技术的发展，我们已经可以直观地观察到很多微观的东西。正如前些年IBM公司的科研人员已经可以通过操纵原子摆出特定的图样。 图2. 原子拼成的IBM图样 但IBM公司操纵的是原子。那我们能不能直接看到电子、质子、中子呢？这是比较有难度的。由于它们的波粒二象性，当我们试图去直接观测他们时，便会遇到衍射极限的问题。关于这方面的东西就不再往下深入了。尽管如此，我们还是可以通过一些特定的现象，去确认我们发展出来的量子理论的正确性，感兴趣的朋友可以去了解一下。 |
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