量子科普之“量子”的概念

Category:admin     Time:2012-10-09 10:18     点击:

量子的概念 那么什么是量子?它和原子、电子、中子这些客观存在的粒子一样也是一种物质实体吗?答案是否定的。量子不是一种粒子,而是一种观念或一种概念。量子一词来自拉丁 语 quantum , 意为多少,代表相当数量的某事。在物理学中提到量子时,我们实际上

“量子”的概念
那么什么是“量子”?它和“原子”、“电子”、“中子”这些客观存在的粒子一样也是一种物质实体吗?答案是否定的。“量子”不是一种粒子,而是一种观念或一种概念。“量子”一词来自拉丁quantum, 意为“多少”,代表“相当数量的某事”。在物理学中提到“量子”时,我们实际上指的是微观世界的一种倾向:物质或者说粒子的能量和其他一些性质都倾向于不 连续地变化。例如,我们说一个“光量子”,是因为一个光量子的能量是光能量变化的最小单位,光的能量是以光量子的能量为单位一份一份地变化的。其他的粒子 情况也是类似的,例如,在没有被电离的原子中,绕核运动的电子的能量是“量子化”的,也就是说电子的能量只能取特定的离散的值。只有这样,原子才能稳定存 在,我们才能解释原子辐射的光谱。不仅能量,对于原子中的电子,角动量也不再是连续变化的。量子物理学告诉我们,电子绕原子核运动时也只能处在一些特定的 运动模式上,在这些模式上,电子的角动量分别具有特定的数值,介于这些模式之间的运动方式是极不稳定的。即使电子暂时以其他的方式绕核运动,很快就必须回 到特定运动模式上来。实际上在量子物理中,所有的物理量的值,都可能必须不连续地、离散地变化。这样的观点和经典物理学的观点是截然不同的,在经典物理学 里所有的物理量都是连续变化的。
上世纪初,物理学家普朗克最早猜测到微观粒子的能量可能是不连续的。但要坚持这个观点,就意味着背叛经典物理 学。保守的普朗克最终放弃了这个观点,对于他 个人这是一件极为遗憾的事。然而,大量的实验事实迫使物理学界迅速地接受这样的观点,将其发展起来,并结合其他一些公设如“量子态叠加原理”、“概率性测 量原理”等,建立了如今的量子物理科学。 (责任编辑:admin)



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