對於剛剛接觸量子力學的讀者來說，往往都會遇到這樣一個問題：量子究竟是什麼？

由於量子與電子、中子的文字表達很相似，所以我們通常也會把量子理解成一種構成物質的微觀粒子，中子與質子構成了原子核，電子與原子核構成了原子，那麼什麼物質是由量子構成的呢？

量子不是實體粒子

將量子理解成是一種微觀實體粒子，這是一種常識性的錯誤，在上一篇文章中已經講到了，量子並不是一種實體粒子，而是物理學家人為定義的一種物理概念，即量子化物理量的最小單位，（感興趣的讀者可以去看我的上一篇文章），在1900年，著名德國物理學家普朗克

在研究黑體輻射問題的時候，首次提出了量子的概念，從此開啟了量子力學的先河，準確來

說：量子最早的名字是能量子，也就是說量子最早是代表能量的最小單位，那麼能量的最小單位：能量子究竟是多大呢？

根據普朗克的量子化理論，能量的最小單位：能量子E=hv，h是普朗克常數，v是頻率，也就是說能量的傳遞是由一段、一段的、能量等於E=hv的能量子構成的，普朗克常數是物理學中一個十分重要的物理常數，用來描述量子的大小，類似於數學當中π的概念，但由於普朗克常數實在是太小了，h=6.62607015×10^（-34） J·s，所以能量子也非常小，小到在宏觀世界幾乎無法察覺，所以量子化的概念僅僅是應用於數學計算或者解釋一些特殊的微觀現象（氫原子光譜、光電效應），在絕大多數的物理實驗中，實驗人員並不會將能量傳遞是量子化的行為視為影響實驗的因素，最簡單的例子就是假如要燒一壺水，沒有人會計算量子化的能量傳遞對於燒水產生什麼影響。

愛因斯坦的光電效應

講了關於量子及量子化的理論之後，下面我們講一個物理現象來幫助大家更好的理解量子及量子化的概念，這個物理現象名為光電效應，著名的物理學家愛因斯坦就是因為使用量子理論成功解釋了光電效應而獲得的諾貝爾獎。

光電效應，簡單來說就是：在光的照射下，金屬表面會有電子逃逸出來，從金屬表面逃逸出來的電子來自於金屬原子中的核外電子，這本身並沒有什麼奇怪的，愛因斯坦獲得諾貝爾獎也並非是因為愛因斯坦發現了光電效應，而是因為愛因斯坦使用量子化的理論成功的解釋了在光電效應中一個困擾了物理學家幾十年的難題：電子能否從金屬中逃逸，與光的強度無關，反而與光的頻率有關。

電子能否從金屬中逃逸，與光的強度無關，反而與光的頻率有關。也就是說，如果我們使用低頻率的光，不論我們將其強度增加到多高，都無法從金屬中打出一個電子，反而如果我們使用高頻率的光，即使高頻率的光強度很低，也可以從金屬中打出電子，這是物理學家通過實驗總結出來的規律，但這個規律是經典物理學無法解釋的。

如果根據經典物理學去推斷：光的強度越大，光的能量也就越大，當光的能量超越原子核束縛電子的能量時，那麼電子就會從金屬中逃逸出來，光的強度越大，光的能量就越強，打出的電子也應該就越多，但在實驗中，如果我們選擇的是低頻率光，例如紅外線，不論我們怎樣加大光的強度，也無法從金屬中打出一個電子，也就意味著經典物理學在解釋某些微觀現象時並不完全適用。

愛因斯坦成功的解釋了光電效應是因為愛因斯坦擺脫了經典物理學的束縛，大膽的在其中加入了在當時並不受到歡迎的量子理論，愛因斯坦參考了普朗克提出的能量最小單位：能量子的概念，認為光的傳播也是量子化的，即光的傳播也是一段、一段的、存在最小單位的，既然能量的最小單位被命名為能量子，那麼光的最小單位就是光量子，能量子E=hv，同理，光量子的能量E=hv=普朗克常數×光的頻率，根據愛因斯坦光量子的概念，我們可以得出以下結論：

1、光的能量與光的強度無關，光的強度代表著光量子數量的多少。

2、光的能量與光的頻率有關，光的頻率越大，光的能量也就越大。

所以說：只要光的頻率無法達到激發電子的標準，不論我們怎樣加大光的強度，也無法將電子從金屬中打出來，因為加大光的強度本質上只是增加光量子的數量，想要從金屬中打出電子，正確的做法是增加光的能量，能量=hv，即增加光的頻率。

愛因斯坦的遺憾

愛因斯坦的光量子理論可以完美的解釋光電效應的難題，為愛因斯坦贏得了諾貝爾物理學獎，但理性來說，光電效應在愛因斯坦一生的學術研究之中僅僅可以算是二流成果，愛因斯坦一生最輝煌的理論：相對論卻沒有獲得諾貝爾獎，這是當時多方面因素影響所致，這也是諾爾貝獎的遺憾之一。