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互联网飞速发展的今天，打开电子产品到处充斥着各种信息。这一切可以说是都得归功于量子力学，谈到量子我想大家肯定也看到过很多的关于“量子”有关的科技新闻，如我国射发射的第一颗量子科学实验卫星“黑子号”。那么量子到低是个什么东西呢？我想很多人心里第一反应就是，量子不就是一个粒子吗，呵呵我可以肯定的告诉你大错特错。我们都知道我们日常见到的物质是由原子组成的，原子又是由原子核与电子组成的，原子核又是由质子跟中子组成的，那么量子到底是个什么东西呢，难道是比质子跟中子还小的粒子吗？ 其实并不是这么一回事量子跟质子中子是不能比大小的，这是什么原因呢，因为量子本意就是一个数学概念，比如一个数字就表示的是个数，而几辆汽车是一个实物，你问一个数跟几辆车那个大，这就没办法回答了。它们并不是同一个概念所以也就没办法去比较它们的大小。量子在数学概念里就是指“离散变化的最小单元”什么叫“离散变化”？我们统计人数时，可以说有一个人或两个人，但不可能有半个人、三分之一个人。我们上台阶时，也只能是说上一个台阶或两个台阶，而不能上半个台阶几分之几个台阶。这些就离散变化。对于统计人数来说，一个人就是一个量子。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，我们就说它是“量子化”的。 另外跟“离散变化”相对的叫做“连续变化”。例如你在一段平路上，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，中间任何一个距离都可以走到，这就是“连续变化”。显然，离散变化和连续变化在日常生活中都大量存在，这两个概念本身都很容易理解。那么，为什么“量子”这个词会变得如此重要呢？因为人们发现，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。 我们先来看物质组成的离散变化，例如光是由一个个光子组成的，你不能分出半个光子、三分之一个光子，所以光子就是光的量子。阴极射线是由一个个电子组成的，你不能分出半个电子、三分之一个电子，所以电子就是阴极射线的量子。在这种情况下，你似乎可以拿量子去跟原子、电子比较了，但这并没有多大意义，因为它是随你的问题而变的。原子、电子、质子、中子、中微子这些词本身就对应某些粒子，而量子这个词在不同的语境下对应不同的粒子（如果它对应粒子的话）。并没有某种粒子专门叫做“量子”！再来看第二类，物理量的离散变化。例如氢原子中电子的能量只能取-13.6 eV（eV 是“电子伏特”，一种能量单位）或者它的1/4、1/9、1/16 等等，总之就是-13.6 eV除以某个自然数的平方（-13.6/n2 eV，n可以取1、2、3、4、5等），而不能取其他值，例如-10 eV、-20 eV。我们不好说氢原子中电子能量的量子是什么（因为不是等间距的变化），但会说氢原子中电子的能量是量子化的，位于一个个“能级”上面。每一种原子中电子的能量都是量子化的，这是一种普遍现象。 发现离散变化是微观世界的一个本质特征后，科学家创立了一门准确描述微观世界的物理学理论，就是“量子力学”。现在在大家应该可以明白，这个名称是怎么来的，它其实是为了强调离散变化在微观世界中的普遍性。 |
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