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1 # 講科學堂
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2 # 東山視角
概念
德國物理學家M·普朗克在1900年提出量子概念,量子是指某物質或物理量的最小單元。可以是時間、溫度、尺寸的最小單位。比如我們說一個小時、一個蘋果,單位都是個。量子是最小單位不可再分割的單位,我們說時間單位小時、分、秒,把時間分到最小的單位不能再小的級別單位就是量子。我們說溫度、同樣可以分到最小到量子級別,變成不可分割的最小單位。一種物質的最小單位、到最小的體積,就是量子。量子不是具體物質,是計量單位。
理論演進量子物理學是研究微觀粒子運動規律的學科,研究原子、分子以至原子核和基本粒子結構和性質的基本理論 。愛因斯坦把量子概念引進光的傳播過程,提出“光量子”(光子)的概念。奧地利物理學家薛定諤建立了量子波動力學。量子理論的發展進入量子力學。
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3 # 刁博
“量子”這個概念已經越來越多的出現在我們的生活中。你聽到過“墨子”號量子科學衛星上天,也時不時會見到媒體報道量子計算機又有了新的突破。除了這些,一些賣保健品的傢伙為了讓自己的產品聽起來嚇人,動不動也會貼上“量子”二字,比如量子茶杯、量子鞋墊、量子什麼什麼共振儀……若是你問問那些推銷保健品的“什麼是量子?”他們的回答會暴露出他們對量子的一無所知。
除了保健品騙子樂意用“量子”為自己貼金,神棍也樂意拿“量子”粉飾自己。比如,臭名昭著的“量子佛學”,用一些量子概念為自己粉飾,騙取更多的信徒而已。
想知道什麼是量子,千萬不要聽宗教徒和賣保健品的。我曾見過一賣量子保健品的廣告,居然認為量子是一種粒子,是比質子、電子還小的粒子。這種連量子是什麼都不知道的騙子,居然還能拿量子騙到那麼多人,可見大多數普通人對“量子”是一無所知的。
郭光燦院士在批判網上流傳的量子隱身衣時曾提到怎麼鑑別一個東西是不是量子的,方法是:看它有沒有用到量子的相干、有沒有用到量子的疊加,如果沒有就不能冠上“量子”標籤。在這裡我就圍繞著什麼是疊加談一下量子。
量子的概念出現在1900年,德國物理學家普朗克在研究黑體輻射時發現,只有認為能量是不連續的,即一份一份的,才能將理論和實驗資料完美的結合起來。這裡一份一份不連續的能量,就是能量的量子化。這個概念的提出在當時是很大膽的,因為人們覺得黑體輻射出的能量值只能是某個最小值的整數倍是不可思議的,連普朗克都對覺得這是孤注一擲。
1905年,愛因斯坦用量子概念成功的解釋了光電效應,量子概念開始被越來越多的人接受。普朗克、愛因斯坦也因此獲得了諾貝爾物理學獎。
在給出量子概念以前,有很多物理量是認為可以連續變化的。比如1米的長度,平分為2分後,還可以繼續平分下去,一直無限的平分下去。1焦耳的能量,也可以無線的平分下去。量子的概念給出後,人們才知道,物理量不是連續變化的,而是離散變化的。比如剛才說的能量,黑體輻射出的能量是一份一份的;光子的能量是一份一份的;這時候就可以說能量是量子化的。帶電體所帶的電荷量也是一份份的,都是一個最小值的整數倍,這就是帶電量也是量子化的。放眼到我們的生活中,也可以說有“離散”變化,比如有3個人、4個人,但不能有3.5個人。從這裡可見,量子並不是像質子、中子、電子那樣的粒子。
什麼又是疊加呢?一個比較有名的例子就是薛定諤的貓。
薛定諤的貓是這樣的,一個封閉的箱子裡有一隻貓,一瓶劇毒物,一隻榔頭,榔頭受放射性物質衰變的控制。如果放射性物質衰變,榔頭會擊碎瓶子,這樣貓就死了。如果放射性物質不衰變,榔頭就不動,瓶子完好,貓就是活的。這裡,貓只有兩個狀態:活態和死態,到底是或還是死,只有開啟箱子才能知道。開啟箱子相當於是測量,測量到的狀態只有兩種:要麼活要麼死,不可能測量到半死不活的貓。而用波函式描述貓的狀態時,貓就是處於死態和活態的疊加態,可以理解為百分之多少的狀態處於活態剩下百分之多少處於死態,這就是疊加。
能理解好什麼是量子以及什麼是疊加,對大多數人來說就可以進一步看量子方面的科普了。
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4 # 郭成3點14
對於普通人來說,量子力學、還有波粒二象性測不準原理等等等等,無論怎麼講,都不可能講明白,或者說,無論教授講得有多麼好,作為普通人的聽者一定仍然是一頭霧水,不知所云。
首先,什麼是量子。先從人說起。人,這個世界上存在半個人嗎?沒有。一個人,是人的基本單位,換做其它任何生命體,比如細菌、比如哪怕病毒,它們都具有一個最小的不可再分的基本單元,在生物界,我們把它們稱作個體。這些個體,具有一個共同的基本性質,就是不可再分割性。如此,則可以說一個人,就是人類社會的(基本)量子。
二,測不準原理。夏天熱,冬天冷,這是經典傳統的看法,絕對沒有錯。但是,某一個具體的夏日,比如,6月20日的氣溫,能預報準確嗎?不能。但是,六月就不可能下雪嗎?歷史上有竇娥的六月雪,現今也常見不小的冰雹和偶爾出現的罕見的低溫,反過來,冬天也可能出現超常的暖熱天氣,這些都是以機率大小表現的自然現象,沒有可能得到確定性的結果。“燈下黑”原理,可以作為人類認識能力和實踐能力侷限性的一個基本法則。人類的測量行為,終極指向是精確度,一般情況下,是精度越高越好。但是高精度是有條件的,那就是測量工具的極限。當測量行為在測量工具的極限情景下進行時,針尖和麥芒,孰主?孰客?誰是測量工具?誰又是測量物件呢?到了可見光波長的尺度下,到了X光波長的尺度下,這個問題就出來了。
三,波粒二象性。宏觀事物往往是矛盾的統一體,或者是對立事物的集合體。如某小說的題目《一半是海水一半是火焰》,如某小說《男人的一半是女人》。微觀粒子的行為也作如是表現。(以我們的時間觀所理解的)某一確定時刻,一個粒子,既可以在左邊,也可以在右邊,甚至可以認為這個粒子的位置就是一半在左邊一半在右邊!微觀粒子的波粒二象性與測不準原理是同一問題的兩個答案,粒子的波動性表現為空間分佈的機率(機率)波動。
四,薛定諤的貓=《道德經》的魚=王陽明的花。“你未看此花時,此花與汝同歸於寂;你來看此花時,則此花顏色一時明白起來”,這是王陽明的名言,似乎是表達存在的事物與人的主觀感知之間的關係,沒有感知就沒有存在的意思,但它也確實是一種測量行為,最簡單的那種“有還是沒有”而不是“到底有多大有多少”的測量行為,這種行為導致了對事物存在的判定。老子的魚是不可“脫於淵”的,正如老子的“國之利器不可以示人”。薛定諤的貓與老子的魚,共同點在於,對立的二者是相互依存互為條件的,而不是因果關係。其實,以上這幾條,早已被都被普羅大眾言中了——梨子甜不甜,嚐了才知道!
最後必須強調,神秘感,是大部分普通人對量子力學的抱有的感覺,但是,經典的牛頓力學,卻一直得到大眾的理解,並深入人心地影響了人們的世界觀和價值觀。這是為什麼呢?顯然,牛頓力學涉及的世界,是我們普羅大眾看得見摸得著的宏觀實體世界,理解的難度不會太大;可就量子力學而言,這裡面可是有著幾乎不可言說的“秘密”,那就是,在近百年來被實驗證實而沒有證偽的同時,幾乎所有的物理學家,至今仍然對量子力學的基礎,感到難以啟齒的柔弱。
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5 # 尋找技術
量子是能量的最小單位。舉個例子,你上樓梯,只能一階一階上,你不可能站在二分之一的樓梯上。量子現象最早的發現者是普郎克,其後愛因斯坦正式提出了光量子的理論。量子力學就是建立在光量子理論基礎之上的。最初的原子理論認為核外電子是繞著原子核旋轉,就像地球繞太陽旋轉一樣。有了光量子理論後,這種說法就不對了。玻爾的氫原子模型理論,產生了電子能級的概念,也就是說不光光子的能量狀態是量子化的,電子的能量狀態也是量子化的。泡利的不相容原理(即同一電子軌道中不可能有兩個能量狀態相同的電子存在),更加鞏固了核外電子分佈也是量子化的這種理論。日常生活中,能量量子化的例子比比皆是,熱漲冷縮的物理現象就是由核外電子的能級的量子化躍遷引起的。
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6 # 孫宣仁
量子是帶有伩息的最小顆粒,如電子,光子,絕緣子,半導體等物理特的最小粒子。它有三種特性:量子糾纏,量子重疊和量子組合。其中量子組合應用巨大,利用量子組合可以開發出許許多多的有用的化合物,如發光,發電,超導等等。
量
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7 # 第三行星1
量子力學是利用量子機率性質開拓新技術用在結論是確定世界,量子技術資訊單元是量子態是機率性,微觀粒子有粒子性和波動性,量子力學的論點是空間的一個粒子在空間分佈的\區域性區域都能找到,到處都有如同經典物理的波,但是探測到粒子後別的空間粒下就沒有了,表現了粒子性,結論量子力學粒子性動量、能量不可分割。
回覆列表
簡單的說:量子就是構成我們這個世界的最小量。所以說這個世界的物質和能量是不可以無限分割的。
量子物理學的開創者是普朗克,他在研究黑體輻射時發現,如果能量是一份一份的輻射出來的話,就能很好的解決使用經典物理學的計算誤差。
普朗克
對於一定頻率ν的輻射,物體只能以hν為能量單位吸收或發射它,h稱之為普朗克常數。換言之,物體吸收或發射電磁輻射,只能以量子的方式進行,每個量子的能量為E=hν,稱為作用量子。從經典力學來看,能量不連續的概念是絕對不允許的。普朗克這個名字命名了很多與量子有關的資料:
普朗克尺度----最小的長度,其值約為1.6x10的-35次方米,比這個再小的長度在物理學裡是無意義的。大約為一個質子的1/10。
普朗克時間----最短的時間,其值約為10^-43s秒,比這個再短的時間在物理學裡無意義。這也是宇宙大爆炸的第一個時刻。
普朗克溫度-----熱力學的最高溫度。約為10^32K。這是宇宙大爆炸的第一個時間間隔(普朗克時間)的溫度。高於這個溫度無意義。
量子世界的物理規律是反人類直覺的。
量子疊加態:可以同時為1和0,直到對它進行測量為止。
量子糾纏態:一對糾纏中的量子,在無限遠的距離裡,如果對其中一個量子進行了測量為1,另一個量子態立即就會成為0,不需要任何傳遞時間。需要強調的是,但這並不違法相對論。
海森堡測不準原理:粒子的位置與動量不可同時被確定,一個微觀粒子的某些物理量,不可能同時具有確定的數值,其中一個量越確定,另一個量的不確定程度就越大。類似的不確定性關係式也存在於能量和時間、角動量和角度等物理量之間。
量子力學裡最好玩的就是薛定諤的貓這個思想實驗:
在一個盒子裡關著一隻貓,用一個放射性原子作為開關,這個原子半衰期為1個小時(1個小時內,原子衰變的機率為百分之五十),如果衰變了就會開啟開關放出毒氣,就會毒死貓,當然,如果不衰變貓就活著。
貓的死活決定在放射性原子是否衰變上,但是不觀察放射性原子就不知道原子的狀態(疊加原理),原子同時處於1(衰變)和0(不衰變)的狀態。貓難道同時處於死和不死的狀態?難道看一眼(觀測)就能決定貓的生死?
這是薛定諤對量子力學的質疑。但量子的疊加態確實存在,而且狀態由觀測決定。中國的量子加密通訊就是利用了這一原理進行的。
大致說這些……量子真好玩……老鐵們,雙擊666……