量子到底是个什么东西?它为什么可以被量化出来?


量子到底是个什么东西?它为什么可以被量化出来?


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【量子到底是个什么东西?它为什么可以被量化出来?】
量子到底是个什么东西?它为什么可以被量化出来?


你看了半天 , 竟然没看出来什么是量子纠缠 , 别着急 , 我们继续往下看 。 你们都听说过量子这个词 , 但你却可能不知道 , 真正的量子并不是一个物理学术语 , 而是一组被称为quantum(波粒二象性)的物理概念 , 意为基本粒子的集合 , 这一概念首先由法国物理学家薛定谔(vincentj.schroeder1791-1894)提出 。 那么 , 量子到底是个什么东西?它为什么可以被量化出来?这些问题对于中国人来说是比较陌生的 , 今天 , 我们就借着这个科学小故事 , 来跟大家聊聊量子 。 量子是什么?先来回答第一个问题:什么是量子?在量子力学中 , 量子(quantum) , 英文原词为quantum , 来源于希腊文quantus , 意思是“粒子” , 这里也有些人会把微粒子或者微粒子、微粒子的微分子看成是量子 , 但这显然是错误的 , 因为粒子不是“小粒子”或者“量子” 。

那么 , 这个粒子(point)跟粒子(particle)有什么区别?我就来跟大家聊一下这个问题 。 虽然量子是粒子的一种 , 但“粒子的”意思仅指粒子的物理状态 , 而非物理量 。 就像一组数字 , 它们可以有不同的符号和代表 , 而数字本身却是不可改变的(1234...) , 而数字所表达的“数量”则是对不同数字可变的意义(1代表5个数量的一) 。 当我们把这些代表同一对物理量的数字对称地排列起来时 , 一个数量(数量a)与一个数量(数量b)就表示了这对物理量的粒子的粒子的数量(数量c) , 比如a和b是一对质子 , 那么它们的质子数量就对称地对称地放在一边(质子数c=a) 。

相反的 , 如果一个数字a和b表示一组质子或者中子的质子数量 , 那么这对物理量的核子的数量也就一一对应了 , 如“两个质子加一个中子”对应了粒子核子数约等于质子数量的一半(粒子数=核子数) 。 所以一个数字a和b对应的是两组物理量 , 分别对应2个数量(两个粒子数量) , 所以它们彼此并不能完全等价 , 粒子的数量(数量a或者数量d)就是粒子核子的数量(数量c) 。 所以即便一个数字a或者b表示的是同一个粒子的两组数量 , 它们的总和仍然是一个整数 。 再看我们常说的光量子 , 光量子只是一个物理名词 , 在量子力学中的意思就是光子 , 所以在物理学中它指的是从光源产生的光子的量子态 , 它也是一种量子态 , 只不过在量子力学中 , 波粒二象性被定义为能量和动量的叠加态 , 这些态就是光子的波动性 。

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