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1 # 太陽的亮
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2 # 刁博
先看下面的這張圖片,從中可以理解連續性和不連續性。
圖中這個斜坡上修了臺階,臺階中間有梯帶。如果一個人站在臺階上,他所處的高度只能取幾個特定的值,這就體現了這個人所處高度的不連續性;如果這個人站在梯帶上,他所處的高度就可以是從斜面底到斜面頂之間的任意高度,這就體現了這個人所處高度的連續性。
一個屋子裡坐滿了人,不論有多少人,裡面的人數只能取整數,不可能出現2.5個人或3.2個人,這也是一種不連續性。還有物體的帶電量,元電荷是1.6×10^-19庫倫,任何物體的帶電量都必須是元電荷的整數倍,這就是所帶電量的不連續性。
不連續性是量子世界的一個重要特點。量子概念出現在1900年,普朗克在研究黑體輻射時發現,只有認為能量是不連續的,能量是一份一份的才能給出和實驗吻合的解釋,並且吻合的非常好。能量的不連續性就是能量的量子化,普朗克開啟了量子世界的大門。1905年,愛因斯坦將量子化概念引入到光電效應中,成功的解釋了光電效應,後來因此獲諾貝爾物理學獎。
1913年,玻爾將量子化概念引入到氫原子模型中,併成功解釋了氫原子的光譜。在原子的行星模型中,電子繞原子核轉動,軌道半徑可以是任意值,即軌道半徑的取值是連續的,這種模型有非常多的缺陷。玻爾在氫原子模型中將電子限制在特定的軌道上,電子的軌道半徑不能是任意值,只能取一些特定的值,這就是玻爾的軌道量子化。玻爾用電子軌道的量子化成功的解釋了氫原子光譜,並因此獲得了諾貝爾物理學獎。
除了能量、半徑、電荷量的量子化,量子力學中還有非常多的量子化,比如角動量、自旋。量子的子不同於質子、電子的子,量子化體現了不連續性。
物理學中宏觀物體認為是連續的,比如一根木棍,應用牛頓力學計算受力,並不需要考慮力的作用力點是不是那個原子上,而是認為木棍上任何點都一樣,並且連續,這就是宏觀物體。而對於微觀世界,單個原子電子的行為,那就是不連續的,因為原子分為原子核,電子等,而原子和電子的行為是不連續的,能量是普朗克常數的倍數,不能取中間某個值,所以不連續