在量子的世界裡,除了光量子還有什麼量子?

左毛濱潁


施鬱

(復旦大學物理學系)

當量子力學與狹義相對論相結合,就導致了相對論量子場論。在相對論量子場論的框架中,每一種粒子都是某個量子場的激發,可以叫做這個量子場的量子。 比如,光量子就是電磁場的激發。電子就是電子場的激發,如此等等。

甚而至於,在非相對論的多體系統中,也可以用量子場論描述,雖然這裡不需要相對論。從這個角度,就出現了衍生粒子。比如,固體由很多原子組成,描述這些原子的振動,就會發現,所有原子的振動也有量子,就像粒子一樣,叫做聲子。你如果把固體拆開,只能找到原子,而找不到聲子。它們是描述所有原子作為整體在最低能量態附近的激發。這叫做層展現象,只是在高層次的運動中出現。聲子這樣的多體系統的低能激發也是量子。 前一陣引起不少注意的所謂天使粒子,即馬約拉納費米子就是一種衍生粒子,也是量子。


物理文化與施鬱世界線


題主是把量子當成粒子了,這是錯誤的,量子不是粒子。一些打著量子旗號賣保健品的人,經常給顧客說量子是比質子、電子還小的粒子,這都是錯誤的。

量子概念誕生於1900年,至今已有100多年的歷史。最早給出量子概念的是普朗克,當時他為了解釋黑體輻射實驗結果和理論的不符,發現只有認為能量是不連續的,只能一份一份的傳播,每一份能量值E=hν(h為普朗克常量,ν為電磁波的頻率),這樣才能和實驗結果吻合起來,並且吻合的非常好。

普朗克的能量不連續性實際上就是能量的量子化,這標誌著量子的開端。在這之前,能量等物理量的連續性被認為是天經地義,普朗克打破了人類的認識。這個打破不僅讓他獲得了諾貝爾獎,也開闢出一片廣闊的天地。

量子化體現出了不連續性,另外還有最小單元的意思。可以舉出很多事物具有量子化特徵,比如,任何物體的帶電量只能是元電荷的整數倍,不存在1.5倍元電荷的帶電量。這就是電荷量子化的體現。

任何一杯水,裡面所含的水分子個數都是整數,不存在半個水分子或三分之一個水分子的可能,這就是原子、分子的量子化。一個屋子裡的人,也只能是整數個,不會有半個人的可能,這也是一種量子化。

在原子內部,電子的能量也只能取特定的值,不是想多少就多少,這也是量子化。角動量、早期時提到的軌道也是量子化的。它們只能取一些特定的值。

量子化在微觀世界中是一個非常突出的特徵,描述微觀世界中物體運動的理論是量子力學。正是因為有了量子化,微觀世界裡的一些現象在宏觀世界裡顯得“反常”,但並不意味著經典力學是錯誤的。微觀和宏觀的界限也不是明確的,根據研究對象及精確度的不同,人們會選用不同的處理方法。


刁博


量子不是物質而是狀態,不連續狀態都叫做量子態。從定義上分為物質量子態和能量量子態,但是通常指能量量子態。

物質是由電子夸克等基本粒子組成的,因此很容易理解物質量子態。但是能量也有最小的基本單位,能量是一份一份疊加的,這就不容易理解了,所以量子態特指能量的量子態。

光量子的含義:一束光不連續,是由一個個的光子組成的,每個光子的能量是h×頻率,其中h是普朗克常量。這裡很容易把h理解成一份能量,把頻率理解成能量份數,頻率不一定是整數,可以連續任意取值,這就失去了量子的意義。

量子力學:物質的“波粒二象性”把粒子和光子統一起來,一個粒子除了對應一個靜止質量,還對應著一個物質波頻率,表現出和光子相似的特性。後來又發現了不連續的粒子自旋,測不準原理,一切都表明粒子狀態的力學和宏觀物質不同,而粒子正好符合量子態的概念,所以把微觀粒子的所有規律統稱為量子力學。



量子力學是研究物質在量子臺(粒子狀態)下的所有規律,因此不能說量子力學包含哪些量子狀態。

因為能量和粒子的量子態,越來越多的人相信一切都有量子態,包括時間和空間,有最小的時間間隔和最小的空間長度。


飛魚科普


說量子不是粒子,是純能量的單位概念,這樣一來,研究量子力學,就是研究這個單位概念,一個狀態的概念,這還具有科學性嗎?量子力學中的力要怎麼去研究,不能離開物質去研究吧!現代量子力學的理論和實驗使人大腦神秘化,靠想象地唯心化,成了無規律混亂不戡的狀態。什麼是量子,最初是從解釋黑體輻射開始研究的。宇宙中一切物質都具吸能性,放能性,只有黑體吸能最多,如同黑洞天體,光子只被吸收,暫時不被反射(也是有限的吸收)。等黑體吸足能量後,就會放射微觀粒子,還能輻射比吸收時頻率高得多的射線粒子,吸收與放射同屬於一個運動狀態的整體,對於宇宙萬物,只有吸收沒有放射,或只有放射沒有吸收都不符合客觀規律。黑體輻射的是光子和射線粒子,能量必須是亞原子類,是具有物質量的粒子。輻射的能量是一份一份的,一份就是一個單位,一個單位一個單位地發射,也是一個粒子一個粒子的發射。

說白了,量子力學主要是研究光子的科學,還會研究電子及射線粒子,是以自然現象為基礎的科學。雙縫干涉實驗,延遲實驗,激光密鑰分發,光是宇宙中最特殊的物質,存在一系列實用的技術。無論地球人的文明達到了怎樣的程度,就是光子技術應用於飛碟了也有探不到的技術存在,沒有停止的時刻。


蘭天196926837


[分子] [原子] [質子] [電子] [中子] [粒子] [夸克]?[量子] 。 [量子] 之後,微之再微 …… 微之[窮盡]。 [窮盡] 則 [無]。 [無] 無質無量,是思想,是記憶,是神經,是脈絡,是文化,是歷史,是遺傳,是靈魂,是魂魅 … [無]中生[有] 之源。 [物質之源] 蘊藏著無盡的能量 (人稱) [暗能量]。 [暗能量] [聚集] [暗物質] 。 [暗物質]存在於 [無]。 [物質] 在 [無] 中生 [有]。 [萬物]自然天成。

[人類]自認為智慧,滿 [宇宙] 地尋找 [智慧生命]。不同的 [智慧生命] 自然存在於 [不同的] [多維] [平行] [宇宙] 。

[物質] 有生命;[生命] 繼承自然 [無] 的 [智慧] ;存在於不同生命 [空間],形成[多維] [平行] [宇宙] (“三季人”的宇宙時空,人類不能感覺。人有 [目障] [視障] [智障] [不覺障] )。 [暗能量] 賦於 [物質]以[實]以[質]以[量]以[智慧]以[生命]。

[暗能量] [中和] [萬物] 成 [自然]。(中和定義)

[自然]溶[物]以[中]以[和]。[存在]在不同的[空間] [宇宙]。(人類定義:[多維空間];[平行宇宙] )。

[智慧] [生命] [中和] [萬物] 存在於 [自然] [空間] [宇宙] 之中。

善待一切[物],善待一切[生命]。

[中和悟道] 2018-04-10 (轉載請註明出處)


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