能否通俗易懂的解釋什麼是量子?與我們熟知的分子、原子、電子是什麼關係?

7 個回答
钟铭聊科学
2019-09-07

黑體輻射

實際上,某種程度來說“量子”本身的含義,遠不及它帶來的革命重要。不過,在說這些之前,我們可以先來了解一下,“量子”是咋來的。

科學家發現,只要是溫度高於絕度零度的物體都會發出輻射,這種輻射是以“電磁波”的形式發出來的。比如:人體就在時時刻刻向外輻射電磁波,之所以我們看不到,是因為這種電磁波不是可見光區域內的電磁波。

黑體輻射

實際上,某種程度來說“量子”本身的含義,遠不及它帶來的革命重要。不過,在說這些之前,我們可以先來了解一下,“量子”是咋來的。

科學家發現,只要是溫度高於絕度零度的物體都會發出輻射,這種輻射是以“電磁波”的形式發出來的。比如:人體就在時時刻刻向外輻射電磁波,之所以我們看不到,是因為這種電磁波不是可見光區域內的電磁波。

黑體輻射

實際上,某種程度來說“量子”本身的含義,遠不及它帶來的革命重要。不過,在說這些之前,我們可以先來了解一下,“量子”是咋來的。

科學家發現,只要是溫度高於絕度零度的物體都會發出輻射,這種輻射是以“電磁波”的形式發出來的。比如:人體就在時時刻刻向外輻射電磁波,之所以我們看不到,是因為這種電磁波不是可見光區域內的電磁波。

那這種現象為什麼引發物理學革命呢?實際上,當時的科學家是在研究工業上使用的電燈泡的輻射問題(不要驚訝,當時剛第二次工業達到頂峰),它們管這個問題叫做:黑體輻射。黑體輻射具體是什麼意思,在這裡就不過多闡述了,因為講了並沒有太大的意義。科學家通過統計發現:

黑體輻射能量按波長的分佈僅與溫度有關。

並且得到了下面這樣一張圖表。

黑體輻射

實際上,某種程度來說“量子”本身的含義,遠不及它帶來的革命重要。不過,在說這些之前,我們可以先來了解一下,“量子”是咋來的。

科學家發現,只要是溫度高於絕度零度的物體都會發出輻射,這種輻射是以“電磁波”的形式發出來的。比如:人體就在時時刻刻向外輻射電磁波,之所以我們看不到,是因為這種電磁波不是可見光區域內的電磁波。

那這種現象為什麼引發物理學革命呢?實際上,當時的科學家是在研究工業上使用的電燈泡的輻射問題(不要驚訝,當時剛第二次工業達到頂峰),它們管這個問題叫做:黑體輻射。黑體輻射具體是什麼意思,在這裡就不過多闡述了,因為講了並沒有太大的意義。科學家通過統計發現:

黑體輻射能量按波長的分佈僅與溫度有關。

並且得到了下面這樣一張圖表。

接下來要做的事情,其實也就很“簡單”的,說白了就是用方程解釋一下這個曲線就可以了。本來對科學家來說極其簡單的事情。但是硬是弄不出個結果來,很多當時的大神都在這上面栽了跟頭。

如果我們注意看曲線,就會發現這曲線好像是分段的,有個最高點。當時的科學家有的人能用方程描述前半段,後半段就失靈了;也有的人能描述後半段,前半段就不好使了。那問題到底出現在哪裡呢?

量子力學

這個時候有個叫做普朗克的科學家,他就不信邪,也來研究這個問題。結果,他也被整懵了。

黑體輻射

實際上,某種程度來說“量子”本身的含義,遠不及它帶來的革命重要。不過,在說這些之前,我們可以先來了解一下,“量子”是咋來的。

科學家發現,只要是溫度高於絕度零度的物體都會發出輻射,這種輻射是以“電磁波”的形式發出來的。比如:人體就在時時刻刻向外輻射電磁波,之所以我們看不到,是因為這種電磁波不是可見光區域內的電磁波。

那這種現象為什麼引發物理學革命呢?實際上,當時的科學家是在研究工業上使用的電燈泡的輻射問題(不要驚訝,當時剛第二次工業達到頂峰),它們管這個問題叫做:黑體輻射。黑體輻射具體是什麼意思,在這裡就不過多闡述了,因為講了並沒有太大的意義。科學家通過統計發現:

黑體輻射能量按波長的分佈僅與溫度有關。

並且得到了下面這樣一張圖表。

接下來要做的事情,其實也就很“簡單”的,說白了就是用方程解釋一下這個曲線就可以了。本來對科學家來說極其簡單的事情。但是硬是弄不出個結果來,很多當時的大神都在這上面栽了跟頭。

如果我們注意看曲線,就會發現這曲線好像是分段的,有個最高點。當時的科學家有的人能用方程描述前半段,後半段就失靈了;也有的人能描述後半段,前半段就不好使了。那問題到底出現在哪裡呢?

量子力學

這個時候有個叫做普朗克的科學家,他就不信邪,也來研究這個問題。結果,他也被整懵了。

在當時,德國是全世界的學術中心,有很多大牛。其中有個叫做玻爾茲曼的天才,他可以被認為統計力學的宗師級人物。他一直在和其他科學家為“光到底是波還是粒子”吵得不可開交,當時的主流觀點認為“光是一種波”,在物理學史上能和牛頓、愛因斯坦齊名的麥克斯韋就這麼看的。而玻爾茲曼覺得不應該是這樣,他堅持“光的粒子說”。

黑體輻射

實際上,某種程度來說“量子”本身的含義,遠不及它帶來的革命重要。不過,在說這些之前,我們可以先來了解一下,“量子”是咋來的。

科學家發現,只要是溫度高於絕度零度的物體都會發出輻射,這種輻射是以“電磁波”的形式發出來的。比如:人體就在時時刻刻向外輻射電磁波,之所以我們看不到,是因為這種電磁波不是可見光區域內的電磁波。

那這種現象為什麼引發物理學革命呢?實際上,當時的科學家是在研究工業上使用的電燈泡的輻射問題(不要驚訝,當時剛第二次工業達到頂峰),它們管這個問題叫做:黑體輻射。黑體輻射具體是什麼意思,在這裡就不過多闡述了,因為講了並沒有太大的意義。科學家通過統計發現:

黑體輻射能量按波長的分佈僅與溫度有關。

並且得到了下面這樣一張圖表。

接下來要做的事情,其實也就很“簡單”的,說白了就是用方程解釋一下這個曲線就可以了。本來對科學家來說極其簡單的事情。但是硬是弄不出個結果來,很多當時的大神都在這上面栽了跟頭。

如果我們注意看曲線,就會發現這曲線好像是分段的,有個最高點。當時的科學家有的人能用方程描述前半段,後半段就失靈了;也有的人能描述後半段,前半段就不好使了。那問題到底出現在哪裡呢?

量子力學

這個時候有個叫做普朗克的科學家,他就不信邪,也來研究這個問題。結果,他也被整懵了。

在當時,德國是全世界的學術中心,有很多大牛。其中有個叫做玻爾茲曼的天才,他可以被認為統計力學的宗師級人物。他一直在和其他科學家為“光到底是波還是粒子”吵得不可開交,當時的主流觀點認為“光是一種波”,在物理學史上能和牛頓、愛因斯坦齊名的麥克斯韋就這麼看的。而玻爾茲曼覺得不應該是這樣,他堅持“光的粒子說”。

他就跟普朗克說,你們總是假設電磁波是連續的(也就是光是一種波),這肯定算不出來的,你試試看用不連續的方法來算(也就是光是一種粒子),一定可以。(PS:這段話是我自己想象的,不是真實歷史,但真實的歷史中,玻爾茲曼確實給了普朗克相關方面的啟示)

於是,普朗克提出了一種“量子”假設:

黑體輻射的能量變化並不是連續的,而是存在輻射能量的最小單位:量子。

基於這樣的假設,普朗克很快就得到了著名的普朗克定律:

黑體輻射

實際上,某種程度來說“量子”本身的含義,遠不及它帶來的革命重要。不過,在說這些之前,我們可以先來了解一下,“量子”是咋來的。

科學家發現,只要是溫度高於絕度零度的物體都會發出輻射,這種輻射是以“電磁波”的形式發出來的。比如:人體就在時時刻刻向外輻射電磁波,之所以我們看不到,是因為這種電磁波不是可見光區域內的電磁波。

那這種現象為什麼引發物理學革命呢?實際上,當時的科學家是在研究工業上使用的電燈泡的輻射問題(不要驚訝,當時剛第二次工業達到頂峰),它們管這個問題叫做:黑體輻射。黑體輻射具體是什麼意思,在這裡就不過多闡述了,因為講了並沒有太大的意義。科學家通過統計發現:

黑體輻射能量按波長的分佈僅與溫度有關。

並且得到了下面這樣一張圖表。

接下來要做的事情,其實也就很“簡單”的,說白了就是用方程解釋一下這個曲線就可以了。本來對科學家來說極其簡單的事情。但是硬是弄不出個結果來,很多當時的大神都在這上面栽了跟頭。

如果我們注意看曲線,就會發現這曲線好像是分段的,有個最高點。當時的科學家有的人能用方程描述前半段,後半段就失靈了;也有的人能描述後半段,前半段就不好使了。那問題到底出現在哪裡呢?

量子力學

這個時候有個叫做普朗克的科學家,他就不信邪,也來研究這個問題。結果,他也被整懵了。

在當時,德國是全世界的學術中心,有很多大牛。其中有個叫做玻爾茲曼的天才,他可以被認為統計力學的宗師級人物。他一直在和其他科學家為“光到底是波還是粒子”吵得不可開交,當時的主流觀點認為“光是一種波”,在物理學史上能和牛頓、愛因斯坦齊名的麥克斯韋就這麼看的。而玻爾茲曼覺得不應該是這樣,他堅持“光的粒子說”。

他就跟普朗克說,你們總是假設電磁波是連續的(也就是光是一種波),這肯定算不出來的,你試試看用不連續的方法來算(也就是光是一種粒子),一定可以。(PS:這段話是我自己想象的,不是真實歷史,但真實的歷史中,玻爾茲曼確實給了普朗克相關方面的啟示)

於是,普朗克提出了一種“量子”假設:

黑體輻射的能量變化並不是連續的,而是存在輻射能量的最小單位:量子。

基於這樣的假設,普朗克很快就得到了著名的普朗克定律:

用這個定律就可以很好地描述之前那個奇怪的變化曲線。不過,觀念總是根深蒂固的,普朗克雖然通過這個發現獲得了諾貝爾獎,但他始終都對這個理論無力接受,不僅是他,後來在這個領域做出傑出貢獻的愛因斯坦,薛定諤等偉大科學家都挺不能接受的。

黑體輻射

實際上,某種程度來說“量子”本身的含義,遠不及它帶來的革命重要。不過,在說這些之前,我們可以先來了解一下,“量子”是咋來的。

科學家發現,只要是溫度高於絕度零度的物體都會發出輻射,這種輻射是以“電磁波”的形式發出來的。比如:人體就在時時刻刻向外輻射電磁波,之所以我們看不到,是因為這種電磁波不是可見光區域內的電磁波。

那這種現象為什麼引發物理學革命呢?實際上,當時的科學家是在研究工業上使用的電燈泡的輻射問題(不要驚訝,當時剛第二次工業達到頂峰),它們管這個問題叫做:黑體輻射。黑體輻射具體是什麼意思,在這裡就不過多闡述了,因為講了並沒有太大的意義。科學家通過統計發現:

黑體輻射能量按波長的分佈僅與溫度有關。

並且得到了下面這樣一張圖表。

接下來要做的事情,其實也就很“簡單”的,說白了就是用方程解釋一下這個曲線就可以了。本來對科學家來說極其簡單的事情。但是硬是弄不出個結果來,很多當時的大神都在這上面栽了跟頭。

如果我們注意看曲線,就會發現這曲線好像是分段的,有個最高點。當時的科學家有的人能用方程描述前半段,後半段就失靈了;也有的人能描述後半段,前半段就不好使了。那問題到底出現在哪裡呢?

量子力學

這個時候有個叫做普朗克的科學家,他就不信邪,也來研究這個問題。結果,他也被整懵了。

在當時,德國是全世界的學術中心,有很多大牛。其中有個叫做玻爾茲曼的天才,他可以被認為統計力學的宗師級人物。他一直在和其他科學家為“光到底是波還是粒子”吵得不可開交,當時的主流觀點認為“光是一種波”,在物理學史上能和牛頓、愛因斯坦齊名的麥克斯韋就這麼看的。而玻爾茲曼覺得不應該是這樣,他堅持“光的粒子說”。

他就跟普朗克說,你們總是假設電磁波是連續的(也就是光是一種波),這肯定算不出來的,你試試看用不連續的方法來算(也就是光是一種粒子),一定可以。(PS:這段話是我自己想象的,不是真實歷史,但真實的歷史中,玻爾茲曼確實給了普朗克相關方面的啟示)

於是,普朗克提出了一種“量子”假設:

黑體輻射的能量變化並不是連續的,而是存在輻射能量的最小單位:量子。

基於這樣的假設,普朗克很快就得到了著名的普朗克定律:

用這個定律就可以很好地描述之前那個奇怪的變化曲線。不過,觀念總是根深蒂固的,普朗克雖然通過這個發現獲得了諾貝爾獎,但他始終都對這個理論無力接受,不僅是他,後來在這個領域做出傑出貢獻的愛因斯坦,薛定諤等偉大科學家都挺不能接受的。

“量子”顛覆了什麼?

為什麼這麼多科學家都無法接受呢?

這是因為這個理論指出了一個“事實”,

凡是變化都存在著一個最小的單位。

時間和距離都是如此,因此就有了最小的時間間隔:10^-43秒;最小的可測距離:1.6x10^(-35)米。前者被稱為普朗克事件,後者被稱為普朗克距離。

黑體輻射

實際上,某種程度來說“量子”本身的含義,遠不及它帶來的革命重要。不過,在說這些之前,我們可以先來了解一下,“量子”是咋來的。

科學家發現,只要是溫度高於絕度零度的物體都會發出輻射,這種輻射是以“電磁波”的形式發出來的。比如:人體就在時時刻刻向外輻射電磁波,之所以我們看不到,是因為這種電磁波不是可見光區域內的電磁波。

那這種現象為什麼引發物理學革命呢?實際上,當時的科學家是在研究工業上使用的電燈泡的輻射問題(不要驚訝,當時剛第二次工業達到頂峰),它們管這個問題叫做:黑體輻射。黑體輻射具體是什麼意思,在這裡就不過多闡述了,因為講了並沒有太大的意義。科學家通過統計發現:

黑體輻射能量按波長的分佈僅與溫度有關。

並且得到了下面這樣一張圖表。

接下來要做的事情,其實也就很“簡單”的,說白了就是用方程解釋一下這個曲線就可以了。本來對科學家來說極其簡單的事情。但是硬是弄不出個結果來,很多當時的大神都在這上面栽了跟頭。

如果我們注意看曲線,就會發現這曲線好像是分段的,有個最高點。當時的科學家有的人能用方程描述前半段,後半段就失靈了;也有的人能描述後半段,前半段就不好使了。那問題到底出現在哪裡呢?

量子力學

這個時候有個叫做普朗克的科學家,他就不信邪,也來研究這個問題。結果,他也被整懵了。

在當時,德國是全世界的學術中心,有很多大牛。其中有個叫做玻爾茲曼的天才,他可以被認為統計力學的宗師級人物。他一直在和其他科學家為“光到底是波還是粒子”吵得不可開交,當時的主流觀點認為“光是一種波”,在物理學史上能和牛頓、愛因斯坦齊名的麥克斯韋就這麼看的。而玻爾茲曼覺得不應該是這樣,他堅持“光的粒子說”。

他就跟普朗克說,你們總是假設電磁波是連續的(也就是光是一種波),這肯定算不出來的,你試試看用不連續的方法來算(也就是光是一種粒子),一定可以。(PS:這段話是我自己想象的,不是真實歷史,但真實的歷史中,玻爾茲曼確實給了普朗克相關方面的啟示)

於是,普朗克提出了一種“量子”假設:

黑體輻射的能量變化並不是連續的,而是存在輻射能量的最小單位:量子。

基於這樣的假設,普朗克很快就得到了著名的普朗克定律:

用這個定律就可以很好地描述之前那個奇怪的變化曲線。不過,觀念總是根深蒂固的,普朗克雖然通過這個發現獲得了諾貝爾獎,但他始終都對這個理論無力接受,不僅是他,後來在這個領域做出傑出貢獻的愛因斯坦,薛定諤等偉大科學家都挺不能接受的。

“量子”顛覆了什麼?

為什麼這麼多科學家都無法接受呢?

這是因為這個理論指出了一個“事實”,

凡是變化都存在著一個最小的單位。

時間和距離都是如此,因此就有了最小的時間間隔:10^-43秒;最小的可測距離:1.6x10^(-35)米。前者被稱為普朗克事件,後者被稱為普朗克距離。

意思是,時間的變化並不是連續的,同樣的距離的變化也不是連續。說到這裡,你或許還是不能理解,我們可以舉個例子,還拿時間來說事。原本我們的觀念裡認為,時間從1秒到2秒,1秒到2秒,中間可能要度過1.000000000000000……1秒,也就是說時間可以無限切下去,本質上是連續的。但“量子”理論認為,這不是可以無限切下的,而是存在一個變化的最小單位,也就是10^-43秒,時間的變化最小也是這個量,沒辦法比它再小了。所以,它顛覆的是“變化是連續”的世界觀。

量子和粒子

量子和各種粒子有相同也有不同,首先,它們都是最小的單位,其次,它們不同的是,前者是變化的最小單位,而後者是物質粒子的基本單位(這裡指的是費米子和玻色子)。原子等例子描述的其實構成物質的基本單位,並且它們如何組合到一起。按照現在主流的理論,也就是粒子物理標準模型。這個模型中的粒子也就是構成物質的基本粒子。

黑體輻射

實際上,某種程度來說“量子”本身的含義,遠不及它帶來的革命重要。不過,在說這些之前,我們可以先來了解一下,“量子”是咋來的。

科學家發現,只要是溫度高於絕度零度的物體都會發出輻射,這種輻射是以“電磁波”的形式發出來的。比如:人體就在時時刻刻向外輻射電磁波,之所以我們看不到,是因為這種電磁波不是可見光區域內的電磁波。

那這種現象為什麼引發物理學革命呢?實際上,當時的科學家是在研究工業上使用的電燈泡的輻射問題(不要驚訝,當時剛第二次工業達到頂峰),它們管這個問題叫做:黑體輻射。黑體輻射具體是什麼意思,在這裡就不過多闡述了,因為講了並沒有太大的意義。科學家通過統計發現:

黑體輻射能量按波長的分佈僅與溫度有關。

並且得到了下面這樣一張圖表。

接下來要做的事情,其實也就很“簡單”的,說白了就是用方程解釋一下這個曲線就可以了。本來對科學家來說極其簡單的事情。但是硬是弄不出個結果來,很多當時的大神都在這上面栽了跟頭。

如果我們注意看曲線,就會發現這曲線好像是分段的,有個最高點。當時的科學家有的人能用方程描述前半段,後半段就失靈了;也有的人能描述後半段,前半段就不好使了。那問題到底出現在哪裡呢?

量子力學

這個時候有個叫做普朗克的科學家,他就不信邪,也來研究這個問題。結果,他也被整懵了。

在當時,德國是全世界的學術中心,有很多大牛。其中有個叫做玻爾茲曼的天才,他可以被認為統計力學的宗師級人物。他一直在和其他科學家為“光到底是波還是粒子”吵得不可開交,當時的主流觀點認為“光是一種波”,在物理學史上能和牛頓、愛因斯坦齊名的麥克斯韋就這麼看的。而玻爾茲曼覺得不應該是這樣,他堅持“光的粒子說”。

他就跟普朗克說,你們總是假設電磁波是連續的(也就是光是一種波),這肯定算不出來的,你試試看用不連續的方法來算(也就是光是一種粒子),一定可以。(PS:這段話是我自己想象的,不是真實歷史,但真實的歷史中,玻爾茲曼確實給了普朗克相關方面的啟示)

於是,普朗克提出了一種“量子”假設:

黑體輻射的能量變化並不是連續的,而是存在輻射能量的最小單位:量子。

基於這樣的假設,普朗克很快就得到了著名的普朗克定律:

用這個定律就可以很好地描述之前那個奇怪的變化曲線。不過,觀念總是根深蒂固的,普朗克雖然通過這個發現獲得了諾貝爾獎,但他始終都對這個理論無力接受,不僅是他,後來在這個領域做出傑出貢獻的愛因斯坦,薛定諤等偉大科學家都挺不能接受的。

“量子”顛覆了什麼?

為什麼這麼多科學家都無法接受呢?

這是因為這個理論指出了一個“事實”,

凡是變化都存在著一個最小的單位。

時間和距離都是如此,因此就有了最小的時間間隔:10^-43秒;最小的可測距離:1.6x10^(-35)米。前者被稱為普朗克事件,後者被稱為普朗克距離。

意思是,時間的變化並不是連續的,同樣的距離的變化也不是連續。說到這裡,你或許還是不能理解,我們可以舉個例子,還拿時間來說事。原本我們的觀念裡認為,時間從1秒到2秒,1秒到2秒,中間可能要度過1.000000000000000……1秒,也就是說時間可以無限切下去,本質上是連續的。但“量子”理論認為,這不是可以無限切下的,而是存在一個變化的最小單位,也就是10^-43秒,時間的變化最小也是這個量,沒辦法比它再小了。所以,它顛覆的是“變化是連續”的世界觀。

量子和粒子

量子和各種粒子有相同也有不同,首先,它們都是最小的單位,其次,它們不同的是,前者是變化的最小單位,而後者是物質粒子的基本單位(這裡指的是費米子和玻色子)。原子等例子描述的其實構成物質的基本單位,並且它們如何組合到一起。按照現在主流的理論,也就是粒子物理標準模型。這個模型中的粒子也就是構成物質的基本粒子。

所以,量子和粒子是不同的兩個物理概念。

科学探秘频道
2019-09-12

量子的含義

量子,顧名思義,就是可以指可以量化的不可分割的粒子。比如光子,就可以叫做光量子。但其實現代關於量子的使用,更去向於形容某種物理量是可量化的,或者說某種物質的尺寸極小。比如我們說原子中電子軌道是量子化的,就是說電子軌道是量化的,只能夠取特定的軌道。再比如說原子核的自選也是量子化的,也是說其自選只能夠取一些特定的值,是不連續的。

量子的含義

量子,顧名思義,就是可以指可以量化的不可分割的粒子。比如光子,就可以叫做光量子。但其實現代關於量子的使用,更去向於形容某種物理量是可量化的,或者說某種物質的尺寸極小。比如我們說原子中電子軌道是量子化的,就是說電子軌道是量化的,只能夠取特定的軌道。再比如說原子核的自選也是量子化的,也是說其自選只能夠取一些特定的值,是不連續的。


而用量子形容尺寸極小時,我們可以說成是量子點。比如半導體量子點,形容的就是這個材料的尺寸很小,一般都是幾個納米。基本上處於幾個納米的材料,都可以叫做量子點。例如碳量子點,尺寸小於10納米。

量子的含義

量子,顧名思義,就是可以指可以量化的不可分割的粒子。比如光子,就可以叫做光量子。但其實現代關於量子的使用,更去向於形容某種物理量是可量化的,或者說某種物質的尺寸極小。比如我們說原子中電子軌道是量子化的,就是說電子軌道是量化的,只能夠取特定的軌道。再比如說原子核的自選也是量子化的,也是說其自選只能夠取一些特定的值,是不連續的。


而用量子形容尺寸極小時,我們可以說成是量子點。比如半導體量子點,形容的就是這個材料的尺寸很小,一般都是幾個納米。基本上處於幾個納米的材料,都可以叫做量子點。例如碳量子點,尺寸小於10納米。


總之,量子就是說某種物理量是不連續的,只能夠量化取特定值的;或者就是形容材料尺寸小,處於納米級。

量子於分子、原子、電子的關係

從上面的解釋也可以知道,量子和分子、原子、電子屬於不同的概念。分子、原子、電子,就是明確指的某種粒子,是完全的屬於名詞。而量子,既可以是名詞,也可以是形容詞,或者動詞。它的內容隨著使用的環境不同而不同。

量子的含義

量子,顧名思義,就是可以指可以量化的不可分割的粒子。比如光子,就可以叫做光量子。但其實現代關於量子的使用,更去向於形容某種物理量是可量化的,或者說某種物質的尺寸極小。比如我們說原子中電子軌道是量子化的,就是說電子軌道是量化的,只能夠取特定的軌道。再比如說原子核的自選也是量子化的,也是說其自選只能夠取一些特定的值,是不連續的。


而用量子形容尺寸極小時,我們可以說成是量子點。比如半導體量子點,形容的就是這個材料的尺寸很小,一般都是幾個納米。基本上處於幾個納米的材料,都可以叫做量子點。例如碳量子點,尺寸小於10納米。


總之,量子就是說某種物理量是不連續的,只能夠量化取特定值的;或者就是形容材料尺寸小,處於納米級。

量子於分子、原子、電子的關係

從上面的解釋也可以知道,量子和分子、原子、電子屬於不同的概念。分子、原子、電子,就是明確指的某種粒子,是完全的屬於名詞。而量子,既可以是名詞,也可以是形容詞,或者動詞。它的內容隨著使用的環境不同而不同。

量子不是分子也不是原子更不是電子,它就是一個概念,一個有別於經典物理學的新概念。

天泽方圆之杨春顺
2019-08-31

下面我就用最通俗的方法給大家介紹一下什麼是量子。

相信大家對家裡用的自來水並不陌生,當我們打開水時就會形成水流,這就是宏觀上的運動。當我們逐漸將水嘴關小的時候就會發現,水流也會逐漸變細,最後形成滴水的斷流。也就是說這時候的水必須滿足一滴水的水量時才會繼續往下滴,而形成往下的流動運動。在微觀世界的運動中,人類也同樣的發現了存在著類似於這種滴水斷流的運動現象,即在微觀世界的運動中,微粒子最後也要滿足一定的量,並以這個量為單位繼續運動。而這個基本的量就是我們平時所說的量子。也就是說所謂的量子,其實很近似於宏觀滴水斷流運動中的水滴。它本身並不是一個獨立的物理學的粒子,它只是微觀運動中的一個最基本的量化單位。

星辰大海路上的种花家
2019-09-08

能否通俗易懂的解釋什麼是量子?與我們熟知的分子、原子、電子是什麼關係?

關於無限細分的典故有好多個,比如戰國時期的《莊子·天下篇》中描述的:“一尺之棰,日取其半,萬世不竭”,也有古希臘時期的“芝諾悖論”,還有之諾悖論演繹的“阿喀琉斯追龜辯”,都說明了我們的物質世界都可以無限細分,儘管古人並不知道微觀世界是個如何的樣子,但超前的思想無不令我們佩服,那麼是正確的嗎?

能否通俗易懂的解釋什麼是量子?與我們熟知的分子、原子、電子是什麼關係?

關於無限細分的典故有好多個,比如戰國時期的《莊子·天下篇》中描述的:“一尺之棰,日取其半,萬世不竭”,也有古希臘時期的“芝諾悖論”,還有之諾悖論演繹的“阿喀琉斯追龜辯”,都說明了我們的物質世界都可以無限細分,儘管古人並不知道微觀世界是個如何的樣子,但超前的思想無不令我們佩服,那麼是正確的嗎?

一、紫外災變

十九世紀末科學家已經意識到,物質的表觀溫度與它內部的微觀粒子活動劇烈程度有關,而只要微觀粒子在運動中,那麼就會有宏觀的溫度表現,這種表現將會以電磁輻射方式向周圍發射,比如我們站在一塊燒紅的鋼鐵旁邊,瞬間就會感受到它澎湃的熱量!

能否通俗易懂的解釋什麼是量子?與我們熟知的分子、原子、電子是什麼關係?

關於無限細分的典故有好多個,比如戰國時期的《莊子·天下篇》中描述的:“一尺之棰,日取其半,萬世不竭”,也有古希臘時期的“芝諾悖論”,還有之諾悖論演繹的“阿喀琉斯追龜辯”,都說明了我們的物質世界都可以無限細分,儘管古人並不知道微觀世界是個如何的樣子,但超前的思想無不令我們佩服,那麼是正確的嗎?

一、紫外災變

十九世紀末科學家已經意識到,物質的表觀溫度與它內部的微觀粒子活動劇烈程度有關,而只要微觀粒子在運動中,那麼就會有宏觀的溫度表現,這種表現將會以電磁輻射方式向周圍發射,比如我們站在一塊燒紅的鋼鐵旁邊,瞬間就會感受到它澎湃的熱量!

如上圖,這塊鋼板因為加熱端在另一側,因此整塊鋼板的溫度分佈是不均的,而這個現象最早在牛頓時代就已經被發現了,因為牛頓用三稜鏡將太陽光分解成了七色,其實完全不止,只不過我們肉眼能看到七色而已。

能否通俗易懂的解釋什麼是量子?與我們熟知的分子、原子、電子是什麼關係?

關於無限細分的典故有好多個,比如戰國時期的《莊子·天下篇》中描述的:“一尺之棰,日取其半,萬世不竭”,也有古希臘時期的“芝諾悖論”,還有之諾悖論演繹的“阿喀琉斯追龜辯”,都說明了我們的物質世界都可以無限細分,儘管古人並不知道微觀世界是個如何的樣子,但超前的思想無不令我們佩服,那麼是正確的嗎?

一、紫外災變

十九世紀末科學家已經意識到,物質的表觀溫度與它內部的微觀粒子活動劇烈程度有關,而只要微觀粒子在運動中,那麼就會有宏觀的溫度表現,這種表現將會以電磁輻射方式向周圍發射,比如我們站在一塊燒紅的鋼鐵旁邊,瞬間就會感受到它澎湃的熱量!

如上圖,這塊鋼板因為加熱端在另一側,因此整塊鋼板的溫度分佈是不均的,而這個現象最早在牛頓時代就已經被發現了,因為牛頓用三稜鏡將太陽光分解成了七色,其實完全不止,只不過我們肉眼能看到七色而已。

不過比較可惜的是牛頓並沒有深究七色光分解的單色光的相對亮度有什麼奧妙,一直到200多年後的十九世紀五十年代之後,才有科學家將物體的亮度分佈與頻率分佈圖精確繪製出來。在這個基礎上,1879年和1884年斯洛文尼亞物理學家斯特藩和奧地利物理學家玻爾茲曼獨立發現了熱力學中的著名定律:黑體在單位面積、單位時間內輻射的總能量與內體本身的絕對溫度T的四次方成正比:

能否通俗易懂的解釋什麼是量子?與我們熟知的分子、原子、電子是什麼關係?

關於無限細分的典故有好多個,比如戰國時期的《莊子·天下篇》中描述的:“一尺之棰,日取其半,萬世不竭”,也有古希臘時期的“芝諾悖論”,還有之諾悖論演繹的“阿喀琉斯追龜辯”,都說明了我們的物質世界都可以無限細分,儘管古人並不知道微觀世界是個如何的樣子,但超前的思想無不令我們佩服,那麼是正確的嗎?

一、紫外災變

十九世紀末科學家已經意識到,物質的表觀溫度與它內部的微觀粒子活動劇烈程度有關,而只要微觀粒子在運動中,那麼就會有宏觀的溫度表現,這種表現將會以電磁輻射方式向周圍發射,比如我們站在一塊燒紅的鋼鐵旁邊,瞬間就會感受到它澎湃的熱量!

如上圖,這塊鋼板因為加熱端在另一側,因此整塊鋼板的溫度分佈是不均的,而這個現象最早在牛頓時代就已經被發現了,因為牛頓用三稜鏡將太陽光分解成了七色,其實完全不止,只不過我們肉眼能看到七色而已。

不過比較可惜的是牛頓並沒有深究七色光分解的單色光的相對亮度有什麼奧妙,一直到200多年後的十九世紀五十年代之後,才有科學家將物體的亮度分佈與頻率分佈圖精確繪製出來。在這個基礎上,1879年和1884年斯洛文尼亞物理學家斯特藩和奧地利物理學家玻爾茲曼獨立發現了熱力學中的著名定律:黑體在單位面積、單位時間內輻射的總能量與內體本身的絕對溫度T的四次方成正比:

在玻爾茲曼這棵大樹下,維恩和瑞麗-金斯分別推出了符合部分波段輻射能量計算的經典公式。

能否通俗易懂的解釋什麼是量子?與我們熟知的分子、原子、電子是什麼關係?

關於無限細分的典故有好多個,比如戰國時期的《莊子·天下篇》中描述的:“一尺之棰,日取其半,萬世不竭”,也有古希臘時期的“芝諾悖論”,還有之諾悖論演繹的“阿喀琉斯追龜辯”,都說明了我們的物質世界都可以無限細分,儘管古人並不知道微觀世界是個如何的樣子,但超前的思想無不令我們佩服,那麼是正確的嗎?

一、紫外災變

十九世紀末科學家已經意識到,物質的表觀溫度與它內部的微觀粒子活動劇烈程度有關,而只要微觀粒子在運動中,那麼就會有宏觀的溫度表現,這種表現將會以電磁輻射方式向周圍發射,比如我們站在一塊燒紅的鋼鐵旁邊,瞬間就會感受到它澎湃的熱量!

如上圖,這塊鋼板因為加熱端在另一側,因此整塊鋼板的溫度分佈是不均的,而這個現象最早在牛頓時代就已經被發現了,因為牛頓用三稜鏡將太陽光分解成了七色,其實完全不止,只不過我們肉眼能看到七色而已。

不過比較可惜的是牛頓並沒有深究七色光分解的單色光的相對亮度有什麼奧妙,一直到200多年後的十九世紀五十年代之後,才有科學家將物體的亮度分佈與頻率分佈圖精確繪製出來。在這個基礎上,1879年和1884年斯洛文尼亞物理學家斯特藩和奧地利物理學家玻爾茲曼獨立發現了熱力學中的著名定律:黑體在單位面積、單位時間內輻射的總能量與內體本身的絕對溫度T的四次方成正比:

在玻爾茲曼這棵大樹下,維恩和瑞麗-金斯分別推出了符合部分波段輻射能量計算的經典公式。

從上圖中我們可以看到維恩公式在短波長輻射上的計算是幾乎是完美的,而瑞利-金斯公式則在長波輻射上計算跟觀測完美匹配的。

能否通俗易懂的解釋什麼是量子?與我們熟知的分子、原子、電子是什麼關係?

關於無限細分的典故有好多個,比如戰國時期的《莊子·天下篇》中描述的:“一尺之棰,日取其半,萬世不竭”,也有古希臘時期的“芝諾悖論”,還有之諾悖論演繹的“阿喀琉斯追龜辯”,都說明了我們的物質世界都可以無限細分,儘管古人並不知道微觀世界是個如何的樣子,但超前的思想無不令我們佩服,那麼是正確的嗎?

一、紫外災變

十九世紀末科學家已經意識到,物質的表觀溫度與它內部的微觀粒子活動劇烈程度有關,而只要微觀粒子在運動中,那麼就會有宏觀的溫度表現,這種表現將會以電磁輻射方式向周圍發射,比如我們站在一塊燒紅的鋼鐵旁邊,瞬間就會感受到它澎湃的熱量!

如上圖,這塊鋼板因為加熱端在另一側,因此整塊鋼板的溫度分佈是不均的,而這個現象最早在牛頓時代就已經被發現了,因為牛頓用三稜鏡將太陽光分解成了七色,其實完全不止,只不過我們肉眼能看到七色而已。

不過比較可惜的是牛頓並沒有深究七色光分解的單色光的相對亮度有什麼奧妙,一直到200多年後的十九世紀五十年代之後,才有科學家將物體的亮度分佈與頻率分佈圖精確繪製出來。在這個基礎上,1879年和1884年斯洛文尼亞物理學家斯特藩和奧地利物理學家玻爾茲曼獨立發現了熱力學中的著名定律:黑體在單位面積、單位時間內輻射的總能量與內體本身的絕對溫度T的四次方成正比:

在玻爾茲曼這棵大樹下,維恩和瑞麗-金斯分別推出了符合部分波段輻射能量計算的經典公式。

從上圖中我們可以看到維恩公式在短波長輻射上的計算是幾乎是完美的,而瑞利-金斯公式則在長波輻射上計算跟觀測完美匹配的。

但用隨著輻射頻率上升,瑞利-金斯公式的計算結果能量密度迅速上升,最終達到∞大的恐怖結果,顯然這是不可能的。而頻率上升,在可見光趨向紫色光譜甚至紫外,這就是所謂的“紫外災變來歷”

二、普朗克與他的能量子論

普朗克注意到了這兩個經典公式之間的窘境,他從1894年開始研究黑體輻射,一直都想把兩個公式統一起來,推導出黑體輻射的全頻段普適公式。當然我們現在都知道了普朗克將能量“量子化”以後完美的解決了這個問題,使得普朗克成為量子力學的開山鼻祖之一,在這一點上他應該不能忘記上文提出現過那個天才玻爾茲曼的幫助。

能否通俗易懂的解釋什麼是量子?與我們熟知的分子、原子、電子是什麼關係?

關於無限細分的典故有好多個,比如戰國時期的《莊子·天下篇》中描述的:“一尺之棰,日取其半,萬世不竭”,也有古希臘時期的“芝諾悖論”,還有之諾悖論演繹的“阿喀琉斯追龜辯”,都說明了我們的物質世界都可以無限細分,儘管古人並不知道微觀世界是個如何的樣子,但超前的思想無不令我們佩服,那麼是正確的嗎?

一、紫外災變

十九世紀末科學家已經意識到,物質的表觀溫度與它內部的微觀粒子活動劇烈程度有關,而只要微觀粒子在運動中,那麼就會有宏觀的溫度表現,這種表現將會以電磁輻射方式向周圍發射,比如我們站在一塊燒紅的鋼鐵旁邊,瞬間就會感受到它澎湃的熱量!

如上圖,這塊鋼板因為加熱端在另一側,因此整塊鋼板的溫度分佈是不均的,而這個現象最早在牛頓時代就已經被發現了,因為牛頓用三稜鏡將太陽光分解成了七色,其實完全不止,只不過我們肉眼能看到七色而已。

不過比較可惜的是牛頓並沒有深究七色光分解的單色光的相對亮度有什麼奧妙,一直到200多年後的十九世紀五十年代之後,才有科學家將物體的亮度分佈與頻率分佈圖精確繪製出來。在這個基礎上,1879年和1884年斯洛文尼亞物理學家斯特藩和奧地利物理學家玻爾茲曼獨立發現了熱力學中的著名定律:黑體在單位面積、單位時間內輻射的總能量與內體本身的絕對溫度T的四次方成正比:

在玻爾茲曼這棵大樹下,維恩和瑞麗-金斯分別推出了符合部分波段輻射能量計算的經典公式。

從上圖中我們可以看到維恩公式在短波長輻射上的計算是幾乎是完美的,而瑞利-金斯公式則在長波輻射上計算跟觀測完美匹配的。

但用隨著輻射頻率上升,瑞利-金斯公式的計算結果能量密度迅速上升,最終達到∞大的恐怖結果,顯然這是不可能的。而頻率上升,在可見光趨向紫色光譜甚至紫外,這就是所謂的“紫外災變來歷”

二、普朗克與他的能量子論

普朗克注意到了這兩個經典公式之間的窘境,他從1894年開始研究黑體輻射,一直都想把兩個公式統一起來,推導出黑體輻射的全頻段普適公式。當然我們現在都知道了普朗克將能量“量子化”以後完美的解決了這個問題,使得普朗克成為量子力學的開山鼻祖之一,在這一點上他應該不能忘記上文提出現過那個天才玻爾茲曼的幫助。

普朗克的能量子假設,完美的解決了黑體輻射的問題同時還解決了固體的比熱問題。

能否通俗易懂的解釋什麼是量子?與我們熟知的分子、原子、電子是什麼關係?

關於無限細分的典故有好多個,比如戰國時期的《莊子·天下篇》中描述的:“一尺之棰,日取其半,萬世不竭”,也有古希臘時期的“芝諾悖論”,還有之諾悖論演繹的“阿喀琉斯追龜辯”,都說明了我們的物質世界都可以無限細分,儘管古人並不知道微觀世界是個如何的樣子,但超前的思想無不令我們佩服,那麼是正確的嗎?

一、紫外災變

十九世紀末科學家已經意識到,物質的表觀溫度與它內部的微觀粒子活動劇烈程度有關,而只要微觀粒子在運動中,那麼就會有宏觀的溫度表現,這種表現將會以電磁輻射方式向周圍發射,比如我們站在一塊燒紅的鋼鐵旁邊,瞬間就會感受到它澎湃的熱量!

如上圖,這塊鋼板因為加熱端在另一側,因此整塊鋼板的溫度分佈是不均的,而這個現象最早在牛頓時代就已經被發現了,因為牛頓用三稜鏡將太陽光分解成了七色,其實完全不止,只不過我們肉眼能看到七色而已。

不過比較可惜的是牛頓並沒有深究七色光分解的單色光的相對亮度有什麼奧妙,一直到200多年後的十九世紀五十年代之後,才有科學家將物體的亮度分佈與頻率分佈圖精確繪製出來。在這個基礎上,1879年和1884年斯洛文尼亞物理學家斯特藩和奧地利物理學家玻爾茲曼獨立發現了熱力學中的著名定律:黑體在單位面積、單位時間內輻射的總能量與內體本身的絕對溫度T的四次方成正比:

在玻爾茲曼這棵大樹下,維恩和瑞麗-金斯分別推出了符合部分波段輻射能量計算的經典公式。

從上圖中我們可以看到維恩公式在短波長輻射上的計算是幾乎是完美的,而瑞利-金斯公式則在長波輻射上計算跟觀測完美匹配的。

但用隨著輻射頻率上升,瑞利-金斯公式的計算結果能量密度迅速上升,最終達到∞大的恐怖結果,顯然這是不可能的。而頻率上升,在可見光趨向紫色光譜甚至紫外,這就是所謂的“紫外災變來歷”

二、普朗克與他的能量子論

普朗克注意到了這兩個經典公式之間的窘境,他從1894年開始研究黑體輻射,一直都想把兩個公式統一起來,推導出黑體輻射的全頻段普適公式。當然我們現在都知道了普朗克將能量“量子化”以後完美的解決了這個問題,使得普朗克成為量子力學的開山鼻祖之一,在這一點上他應該不能忘記上文提出現過那個天才玻爾茲曼的幫助。

普朗克的能量子假設,完美的解決了黑體輻射的問題同時還解決了固體的比熱問題。

普朗克的計算結果與實際結果完美契合,但當時普朗克並沒意識到他已經開創了一個全新的不同於以往的世界,這個世界並不是連續的,而是一份份的!而這個超前的理論一直到數年後才被逐漸接受,並且普朗克因此獲得了1918年的諾貝爾獎。

三、這個一份份的世界,還包括哪些?

能否通俗易懂的解釋什麼是量子?與我們熟知的分子、原子、電子是什麼關係?

關於無限細分的典故有好多個,比如戰國時期的《莊子·天下篇》中描述的:“一尺之棰,日取其半,萬世不竭”,也有古希臘時期的“芝諾悖論”,還有之諾悖論演繹的“阿喀琉斯追龜辯”,都說明了我們的物質世界都可以無限細分,儘管古人並不知道微觀世界是個如何的樣子,但超前的思想無不令我們佩服,那麼是正確的嗎?

一、紫外災變

十九世紀末科學家已經意識到,物質的表觀溫度與它內部的微觀粒子活動劇烈程度有關,而只要微觀粒子在運動中,那麼就會有宏觀的溫度表現,這種表現將會以電磁輻射方式向周圍發射,比如我們站在一塊燒紅的鋼鐵旁邊,瞬間就會感受到它澎湃的熱量!

如上圖,這塊鋼板因為加熱端在另一側,因此整塊鋼板的溫度分佈是不均的,而這個現象最早在牛頓時代就已經被發現了,因為牛頓用三稜鏡將太陽光分解成了七色,其實完全不止,只不過我們肉眼能看到七色而已。

不過比較可惜的是牛頓並沒有深究七色光分解的單色光的相對亮度有什麼奧妙,一直到200多年後的十九世紀五十年代之後,才有科學家將物體的亮度分佈與頻率分佈圖精確繪製出來。在這個基礎上,1879年和1884年斯洛文尼亞物理學家斯特藩和奧地利物理學家玻爾茲曼獨立發現了熱力學中的著名定律:黑體在單位面積、單位時間內輻射的總能量與內體本身的絕對溫度T的四次方成正比:

在玻爾茲曼這棵大樹下,維恩和瑞麗-金斯分別推出了符合部分波段輻射能量計算的經典公式。

從上圖中我們可以看到維恩公式在短波長輻射上的計算是幾乎是完美的,而瑞利-金斯公式則在長波輻射上計算跟觀測完美匹配的。

但用隨著輻射頻率上升,瑞利-金斯公式的計算結果能量密度迅速上升,最終達到∞大的恐怖結果,顯然這是不可能的。而頻率上升,在可見光趨向紫色光譜甚至紫外,這就是所謂的“紫外災變來歷”

二、普朗克與他的能量子論

普朗克注意到了這兩個經典公式之間的窘境,他從1894年開始研究黑體輻射,一直都想把兩個公式統一起來,推導出黑體輻射的全頻段普適公式。當然我們現在都知道了普朗克將能量“量子化”以後完美的解決了這個問題,使得普朗克成為量子力學的開山鼻祖之一,在這一點上他應該不能忘記上文提出現過那個天才玻爾茲曼的幫助。

普朗克的能量子假設,完美的解決了黑體輻射的問題同時還解決了固體的比熱問題。

普朗克的計算結果與實際結果完美契合,但當時普朗克並沒意識到他已經開創了一個全新的不同於以往的世界,這個世界並不是連續的,而是一份份的!而這個超前的理論一直到數年後才被逐漸接受,並且普朗克因此獲得了1918年的諾貝爾獎。

三、這個一份份的世界,還包括哪些?

這副秒殺現代任何明星普朗克側臉照上的中文標註已經描繪出了世界的真諦,我們這個世界是不連續的,無論是能量、時間還是距離,還有物質,儘管不能無限細分,但至少我們摸到了部分物質世界的盡頭,發現了物質世界最小的磚塊:

能否通俗易懂的解釋什麼是量子?與我們熟知的分子、原子、電子是什麼關係?

關於無限細分的典故有好多個,比如戰國時期的《莊子·天下篇》中描述的:“一尺之棰,日取其半,萬世不竭”,也有古希臘時期的“芝諾悖論”,還有之諾悖論演繹的“阿喀琉斯追龜辯”,都說明了我們的物質世界都可以無限細分,儘管古人並不知道微觀世界是個如何的樣子,但超前的思想無不令我們佩服,那麼是正確的嗎?

一、紫外災變

十九世紀末科學家已經意識到,物質的表觀溫度與它內部的微觀粒子活動劇烈程度有關,而只要微觀粒子在運動中,那麼就會有宏觀的溫度表現,這種表現將會以電磁輻射方式向周圍發射,比如我們站在一塊燒紅的鋼鐵旁邊,瞬間就會感受到它澎湃的熱量!

如上圖,這塊鋼板因為加熱端在另一側,因此整塊鋼板的溫度分佈是不均的,而這個現象最早在牛頓時代就已經被發現了,因為牛頓用三稜鏡將太陽光分解成了七色,其實完全不止,只不過我們肉眼能看到七色而已。

不過比較可惜的是牛頓並沒有深究七色光分解的單色光的相對亮度有什麼奧妙,一直到200多年後的十九世紀五十年代之後,才有科學家將物體的亮度分佈與頻率分佈圖精確繪製出來。在這個基礎上,1879年和1884年斯洛文尼亞物理學家斯特藩和奧地利物理學家玻爾茲曼獨立發現了熱力學中的著名定律:黑體在單位面積、單位時間內輻射的總能量與內體本身的絕對溫度T的四次方成正比:

在玻爾茲曼這棵大樹下,維恩和瑞麗-金斯分別推出了符合部分波段輻射能量計算的經典公式。

從上圖中我們可以看到維恩公式在短波長輻射上的計算是幾乎是完美的,而瑞利-金斯公式則在長波輻射上計算跟觀測完美匹配的。

但用隨著輻射頻率上升,瑞利-金斯公式的計算結果能量密度迅速上升,最終達到∞大的恐怖結果,顯然這是不可能的。而頻率上升,在可見光趨向紫色光譜甚至紫外,這就是所謂的“紫外災變來歷”

二、普朗克與他的能量子論

普朗克注意到了這兩個經典公式之間的窘境,他從1894年開始研究黑體輻射,一直都想把兩個公式統一起來,推導出黑體輻射的全頻段普適公式。當然我們現在都知道了普朗克將能量“量子化”以後完美的解決了這個問題,使得普朗克成為量子力學的開山鼻祖之一,在這一點上他應該不能忘記上文提出現過那個天才玻爾茲曼的幫助。

普朗克的能量子假設,完美的解決了黑體輻射的問題同時還解決了固體的比熱問題。

普朗克的計算結果與實際結果完美契合,但當時普朗克並沒意識到他已經開創了一個全新的不同於以往的世界,這個世界並不是連續的,而是一份份的!而這個超前的理論一直到數年後才被逐漸接受,並且普朗克因此獲得了1918年的諾貝爾獎。

三、這個一份份的世界,還包括哪些?

這副秒殺現代任何明星普朗克側臉照上的中文標註已經描繪出了世界的真諦,我們這個世界是不連續的,無論是能量、時間還是距離,還有物質,儘管不能無限細分,但至少我們摸到了部分物質世界的盡頭,發現了物質世界最小的磚塊:

以及粘合這些磚塊的水泥

能否通俗易懂的解釋什麼是量子?與我們熟知的分子、原子、電子是什麼關係?

關於無限細分的典故有好多個,比如戰國時期的《莊子·天下篇》中描述的:“一尺之棰,日取其半,萬世不竭”,也有古希臘時期的“芝諾悖論”,還有之諾悖論演繹的“阿喀琉斯追龜辯”,都說明了我們的物質世界都可以無限細分,儘管古人並不知道微觀世界是個如何的樣子,但超前的思想無不令我們佩服,那麼是正確的嗎?

一、紫外災變

十九世紀末科學家已經意識到,物質的表觀溫度與它內部的微觀粒子活動劇烈程度有關,而只要微觀粒子在運動中,那麼就會有宏觀的溫度表現,這種表現將會以電磁輻射方式向周圍發射,比如我們站在一塊燒紅的鋼鐵旁邊,瞬間就會感受到它澎湃的熱量!

如上圖,這塊鋼板因為加熱端在另一側,因此整塊鋼板的溫度分佈是不均的,而這個現象最早在牛頓時代就已經被發現了,因為牛頓用三稜鏡將太陽光分解成了七色,其實完全不止,只不過我們肉眼能看到七色而已。

不過比較可惜的是牛頓並沒有深究七色光分解的單色光的相對亮度有什麼奧妙,一直到200多年後的十九世紀五十年代之後,才有科學家將物體的亮度分佈與頻率分佈圖精確繪製出來。在這個基礎上,1879年和1884年斯洛文尼亞物理學家斯特藩和奧地利物理學家玻爾茲曼獨立發現了熱力學中的著名定律:黑體在單位面積、單位時間內輻射的總能量與內體本身的絕對溫度T的四次方成正比:

在玻爾茲曼這棵大樹下,維恩和瑞麗-金斯分別推出了符合部分波段輻射能量計算的經典公式。

從上圖中我們可以看到維恩公式在短波長輻射上的計算是幾乎是完美的,而瑞利-金斯公式則在長波輻射上計算跟觀測完美匹配的。

但用隨著輻射頻率上升,瑞利-金斯公式的計算結果能量密度迅速上升,最終達到∞大的恐怖結果,顯然這是不可能的。而頻率上升,在可見光趨向紫色光譜甚至紫外,這就是所謂的“紫外災變來歷”

二、普朗克與他的能量子論

普朗克注意到了這兩個經典公式之間的窘境,他從1894年開始研究黑體輻射,一直都想把兩個公式統一起來,推導出黑體輻射的全頻段普適公式。當然我們現在都知道了普朗克將能量“量子化”以後完美的解決了這個問題,使得普朗克成為量子力學的開山鼻祖之一,在這一點上他應該不能忘記上文提出現過那個天才玻爾茲曼的幫助。

普朗克的能量子假設,完美的解決了黑體輻射的問題同時還解決了固體的比熱問題。

普朗克的計算結果與實際結果完美契合,但當時普朗克並沒意識到他已經開創了一個全新的不同於以往的世界,這個世界並不是連續的,而是一份份的!而這個超前的理論一直到數年後才被逐漸接受,並且普朗克因此獲得了1918年的諾貝爾獎。

三、這個一份份的世界,還包括哪些?

這副秒殺現代任何明星普朗克側臉照上的中文標註已經描繪出了世界的真諦,我們這個世界是不連續的,無論是能量、時間還是距離,還有物質,儘管不能無限細分,但至少我們摸到了部分物質世界的盡頭,發現了物質世界最小的磚塊:

以及粘合這些磚塊的水泥

費米子就是物質最小的單元磚塊,玻色子就是粘合這些磚塊的水泥,那麼這麼多最小的分割單元中哪些是量子哪些又不是量子呢?

能否通俗易懂的解釋什麼是量子?與我們熟知的分子、原子、電子是什麼關係?

關於無限細分的典故有好多個,比如戰國時期的《莊子·天下篇》中描述的:“一尺之棰,日取其半,萬世不竭”,也有古希臘時期的“芝諾悖論”,還有之諾悖論演繹的“阿喀琉斯追龜辯”,都說明了我們的物質世界都可以無限細分,儘管古人並不知道微觀世界是個如何的樣子,但超前的思想無不令我們佩服,那麼是正確的嗎?

一、紫外災變

十九世紀末科學家已經意識到,物質的表觀溫度與它內部的微觀粒子活動劇烈程度有關,而只要微觀粒子在運動中,那麼就會有宏觀的溫度表現,這種表現將會以電磁輻射方式向周圍發射,比如我們站在一塊燒紅的鋼鐵旁邊,瞬間就會感受到它澎湃的熱量!

如上圖,這塊鋼板因為加熱端在另一側,因此整塊鋼板的溫度分佈是不均的,而這個現象最早在牛頓時代就已經被發現了,因為牛頓用三稜鏡將太陽光分解成了七色,其實完全不止,只不過我們肉眼能看到七色而已。

不過比較可惜的是牛頓並沒有深究七色光分解的單色光的相對亮度有什麼奧妙,一直到200多年後的十九世紀五十年代之後,才有科學家將物體的亮度分佈與頻率分佈圖精確繪製出來。在這個基礎上,1879年和1884年斯洛文尼亞物理學家斯特藩和奧地利物理學家玻爾茲曼獨立發現了熱力學中的著名定律:黑體在單位面積、單位時間內輻射的總能量與內體本身的絕對溫度T的四次方成正比:

在玻爾茲曼這棵大樹下,維恩和瑞麗-金斯分別推出了符合部分波段輻射能量計算的經典公式。

從上圖中我們可以看到維恩公式在短波長輻射上的計算是幾乎是完美的,而瑞利-金斯公式則在長波輻射上計算跟觀測完美匹配的。

但用隨著輻射頻率上升,瑞利-金斯公式的計算結果能量密度迅速上升,最終達到∞大的恐怖結果,顯然這是不可能的。而頻率上升,在可見光趨向紫色光譜甚至紫外,這就是所謂的“紫外災變來歷”

二、普朗克與他的能量子論

普朗克注意到了這兩個經典公式之間的窘境,他從1894年開始研究黑體輻射,一直都想把兩個公式統一起來,推導出黑體輻射的全頻段普適公式。當然我們現在都知道了普朗克將能量“量子化”以後完美的解決了這個問題,使得普朗克成為量子力學的開山鼻祖之一,在這一點上他應該不能忘記上文提出現過那個天才玻爾茲曼的幫助。

普朗克的能量子假設,完美的解決了黑體輻射的問題同時還解決了固體的比熱問題。

普朗克的計算結果與實際結果完美契合,但當時普朗克並沒意識到他已經開創了一個全新的不同於以往的世界,這個世界並不是連續的,而是一份份的!而這個超前的理論一直到數年後才被逐漸接受,並且普朗克因此獲得了1918年的諾貝爾獎。

三、這個一份份的世界,還包括哪些?

這副秒殺現代任何明星普朗克側臉照上的中文標註已經描繪出了世界的真諦,我們這個世界是不連續的,無論是能量、時間還是距離,還有物質,儘管不能無限細分,但至少我們摸到了部分物質世界的盡頭,發現了物質世界最小的磚塊:

以及粘合這些磚塊的水泥

費米子就是物質最小的單元磚塊,玻色子就是粘合這些磚塊的水泥,那麼這麼多最小的分割單元中哪些是量子哪些又不是量子呢?

如果從廣義上來區分,量子就是物理學中物體不可分割的最小部分,但它並不代表某種粒子,準確的說用量子化來描述這個量子會更精確一些,比如前文將黑體輻射的能量量子化,比如時間也可以量子化(普朗克時間,時間的最小單位),長度也可以量子化(普朗克長度,長度的最小單位),甚至電子的自旋也是量子化的。

宇宙谱
2019-09-08

剛才看了這個題目的多人解釋,說來說去依然說量孑是不可再分割的最小能量單位。不可分割是對的,最小就不對了。

人類對能量的理解一步一步走到今天對能量的量子化都是停留在萬物具有定質定態的固有觀念上,這裡不討論觀念怎樣改變問題。量子的理論根基來源於原子核外的電子能級躍遷,關於為什麼躍遷,主流統一口徑是能量子所為,實質是夸克環態的動態合力所為,過程很複雜,這裡不討論。電子能級受能量所為躍遷到高能級,又回到低能級,電子獲得能量子從低能級躍遷到高能級,又從高能級發射出光子回到低能級,這一吸一發的電子變化過程態就是量子。這個過程主流沒有人能解釋電子為什麼要這麼做,電子一吸一發還要躍遷,這個過程的力由誰來負責提供,如果找不到供力機制,電子評什麼要一吸一發,還要克服原子核的正電菏引力,從低級躍遷到高級,總不能說電子自發躍遷,自己搬運光子,又吸又發,這麼大的工作量,電子拿什麼來作為動力消耗,如果這些電子消耗由原子分子自我提供,原子分子的內能必定耗盡,分子原子不再能夠運動,有誰發現了不變不動的原子分子呢?這說明什麼?說明主流整個理論系統與自然現象不符,存在系統理論問題。

主流理論系統即將倒塌,這裡不想多說。這裡用創新理論來解釋。

電子是由正反運動的能量動態在特殊天體的動態封閉條件下,耦合而成的自旋能量運動狀態體,自旋速度為光速,電子由正反能量動態耦合的特殊構造,使電子體無內外結構線速差,成為自我吸斥內外翻騰體,成為吸斥供體的基礎物質粒子體,電子的正負電荷表現出的力形為,就是人們稱謂的正負電荷,也正是吸斥共體的特性才產生了由電子的不同力組合成了各種元素同位素及其物體天體等等大千世界,電子組成的天體由於天體以電子組合的方式原理產生的天體自旋壓強壓力,使組合的電子受到全方位的壓強壓力,這是電子能夠不停運動的外界動力。電子有了外界提供的動力,這個力取名為動態平衡力,電孑一吸一斥發射光量子的這個過程,所消耗的能量由天體的自旋內提供平衡機制,電子就象一個裝水器,能量就象水,水一邊流進又從另一邊流出,水的這種形為是地球的重力形為造成,光及其能量是天體的自旋內壓平衡壓強形為造成,光量子是電子以光速自旋一圈轉移的能量動態量,每一次轉移的量由天體的壓強及其能量發生體的量大小決定,所以量子是沒有固定大小的,吸得多也斥得多,不過自己應享受並分得一份(這是產生引力弱而至遠的根源,這裡不討論),量子產生是電子的自旋形變轉移形為,從電子本身講每一次量是不能分割的,但每次量又是一點一點在壓強平衡下作連續的吸斥,如果將電子每轉一圈的能量變化量定義為量子,量子本身會不會糾纏?不會糾纏,量子有不有固定大小?沒有固定大小。量子能不能穿越?由天體的壓強決定。這裡說點題外話,王貽芳的中微子就是電子型變的人工電磁振盪能量運動態,中微子的穿越能力本質上依然是電子型變的天體壓強平衡態,例如一粒電子煙滅產生的動態,平衡體系有多大它就會穿越多遠,有人說中微子能穿越地球穿越多厚的鉛板都是亂說,能量動態宇宙有多大就會穿越多遠,不然一百幾十億光年外的能量又怎能來到望遠鏡中。

今天就說到這裡,宇宙之大,過程複雜,規律簡單,有興趣請關注。〈本文原創,個人研究結論供參考)

宇宙探索
2019-09-08

不少人對量子的概念有誤解,認為量子也像原子那樣是一種微觀粒子,其實並不是那樣的。何為量子?簡單說,如果一個物理量存在不了分割的最小單位,就稱這個物理量是量子化的,最小的單位就是量子,在物理學上量子指不可分割的基本單位!比如光子(光量子)就是光(電磁波)的基本能量單位!

由於量子概念的存在,意味著物理量的數值並不是連續的,而是離散的。比如能量的存在和傳播,就是以光子為單位一份一份傳播的,並不是連續傳播的!

那麼,量子與分析,原子,電子還有光子有什麼關係呢?

可以從空間的本質說起!我們所在的空間就是由基本量子組成的量子空間,空間本身不會什麼都沒有,本質上空間也是一種物質,這種物質就是量子!

而受到激發的量子就會形成能量,通常會以光子的形式出現並向外傳播。比如電子經常會收到激發,在基態和激發態之間來回躍遷,在躍遷的過程中就會形成光子對外傳播或者吸收光子,也就是能量!而由高能量子組成的封閉系統就形成各種基本粒子,比如電子,夸克等!

簡單總結就是,能量的聚合形成物質(質量),物質的離散就形成了能量,而量子空間背景是形成一切的基礎!

當然,電子原子和分子的關係我們都和清楚了,電子中子質子可以形成原子,原子結合可以形成分子!總之,萬事萬物都是由最基本的量子組成,也意味著萬物並不能無限分割下去,無限分割只存在於單純的數學概念中,現實中分割到量子級別就戛然而止,繼續分割就不在有任何意義,當然也不能無限分割下去!

里师佛
2019-09-01

量子神教,一統江湖,千秋萬代!

量子力學從偷換概念而來,違背邏輯,從根本上就是錯的,建立其上的一切都是海市蜃樓空中樓閣,必然倒塌。

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