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量子技术
TEAMS
分类
量子的波粒二象性
发表时间:2018-11-08

量子究竟是什么?

量子是不是与分子、原子、电子、中子、质子等这些客观存在的物质粒子一样,也是某一种物质的实体微粒吗?


这个答案也可能是史上最有趣的答案:量子不是以上所说的粒子,但也可以是以上的粒子!与量子的叠加态一样,连量子的概念居然也是“叠加态”的!呵呵,真是有趣的量子啊!


首先,量子不是一种粒子!在物理学中,量子是这样一个概念:量子是用以描述物质或粒子的一种行为或状态倾向的一个科学概念。“量子”这个概念说明了一个很重要的物质或粒子的神奇现象——物质或者粒子的能量及其它一些性质(这些能量及其它一些性质都是可以观测到的物理量),研究发现,这些能量或其它一些性质都倾向于不连续的变化。


比如说“一个光量子”,这个光量子的能量是光能量变化的最小单位,光能量是以光量子这个最小的能量为单位,并每个单位地不连续变化着。


而其他的粒子也有相同的情况,比如原子如果没有被电离的话,那么围绕这个原子核运动的所有电子,它们的能量都是“量子化”的,亦即说,对于电子的能量,我们只能取特定的离散的值。这样原子才能稳定地存在,也只有这样,我们才能解释原子辐射的光谱。


我们说了除了能量还有其它一些性质也是如此,比如对于原子中的这些电子,电子的角动量也不是从前物理学所描述的那样变化是连续的,而是不连续的。


以上说的其实就是量子波动性的含义,即量子不是具体的粒子,而是一种不连续变化的粒子的表现形式,我们可以把这种现象称为“波”。这就是量子的波性!


其次,量子也可以说是粒子!光子、电子、夸克等这些微粒都可以说成是量子,当某些物质的这些微粒刚好就是一个个可以量化的、不能再分割的、携带最小能量单位的粒子时,那么这个量子就是没有波动状态的微粒了,因为当有人去观察它时,它就会由不连续变化的波状态、坍塌成是没有变化的物质粒子的确定状态。这就是量子的粒性!


以上,就是量子的波粒二象性!