在量子的世界里,除了光量子还有什么量子?

左毛滨颍


施郁

(复旦大学物理学系)

当量子力学与狭义相对论相结合,就导致了相对论量子场论。在相对论量子场论的框架中,每一种粒子都是某个量子场的激发,可以叫做这个量子场的量子。 比如,光量子就是电磁场的激发。电子就是电子场的激发,如此等等。

甚而至于,在非相对论的多体系统中,也可以用量子场论描述,虽然这里不需要相对论。从这个角度,就出现了衍生粒子。比如,固体由很多原子组成,描述这些原子的振动,就会发现,所有原子的振动也有量子,就像粒子一样,叫做声子。你如果把固体拆开,只能找到原子,而找不到声子。它们是描述所有原子作为整体在最低能量态附近的激发。这叫做层展现象,只是在高层次的运动中出现。声子这样的多体系统的低能激发也是量子。 前一阵引起不少注意的所谓天使粒子,即马约拉纳费米子就是一种衍生粒子,也是量子。


物理文化与施郁世界线


题主是把量子当成粒子了,这是错误的,量子不是粒子。一些打着量子旗号卖保健品的人,经常给顾客说量子是比质子、电子还小的粒子,这都是错误的。

量子概念诞生于1900年,至今已有100多年的历史。最早给出量子概念的是普朗克,当时他为了解释黑体辐射实验结果和理论的不符,发现只有认为能量是不连续的,只能一份一份的传播,每一份能量值E=hν(h为普朗克常量,ν为电磁波的频率),这样才能和实验结果吻合起来,并且吻合的非常好。

普朗克的能量不连续性实际上就是能量的量子化,这标志着量子的开端。在这之前,能量等物理量的连续性被认为是天经地义,普朗克打破了人类的认识。这个打破不仅让他获得了诺贝尔奖,也开辟出一片广阔的天地。

量子化体现出了不连续性,另外还有最小单元的意思。可以举出很多事物具有量子化特征,比如,任何物体的带电量只能是元电荷的整数倍,不存在1.5倍元电荷的带电量。这就是电荷量子化的体现。

任何一杯水,里面所含的水分子个数都是整数,不存在半个水分子或三分之一个水分子的可能,这就是原子、分子的量子化。一个屋子里的人,也只能是整数个,不会有半个人的可能,这也是一种量子化。

在原子内部,电子的能量也只能取特定的值,不是想多少就多少,这也是量子化。角动量、早期时提到的轨道也是量子化的。它们只能取一些特定的值。

量子化在微观世界中是一个非常突出的特征,描述微观世界中物体运动的理论是量子力学。正是因为有了量子化,微观世界里的一些现象在宏观世界里显得“反常”,但并不意味着经典力学是错误的。微观和宏观的界限也不是明确的,根据研究对象及精确度的不同,人们会选用不同的处理方法。


刁博


量子不是物质而是状态,不连续状态都叫做量子态。从定义上分为物质量子态和能量量子态,但是通常指能量量子态。

物质是由电子夸克等基本粒子组成的,因此很容易理解物质量子态。但是能量也有最小的基本单位,能量是一份一份叠加的,这就不容易理解了,所以量子态特指能量的量子态。

光量子的含义:一束光不连续,是由一个个的光子组成的,每个光子的能量是h×频率,其中h是普朗克常量。这里很容易把h理解成一份能量,把频率理解成能量份数,频率不一定是整数,可以连续任意取值,这就失去了量子的意义。

量子力学:物质的“波粒二象性”把粒子和光子统一起来,一个粒子除了对应一个静止质量,还对应着一个物质波频率,表现出和光子相似的特性。后来又发现了不连续的粒子自旋,测不准原理,一切都表明粒子状态的力学和宏观物质不同,而粒子正好符合量子态的概念,所以把微观粒子的所有规律统称为量子力学。



量子力学是研究物质在量子台(粒子状态)下的所有规律,因此不能说量子力学包含哪些量子状态。

因为能量和粒子的量子态,越来越多的人相信一切都有量子态,包括时间和空间,有最小的时间间隔和最小的空间长度。


飞鱼科普


说量子不是粒子,是纯能量的单位概念,这样一来,研究量子力学,就是研究这个单位概念,一个状态的概念,这还具有科学性吗?量子力学中的力要怎么去研究,不能离开物质去研究吧!现代量子力学的理论和实验使人大脑神秘化,靠想象地唯心化,成了无规律混乱不戡的状态。什么是量子,最初是从解释黑体辐射开始研究的。宇宙中一切物质都具吸能性,放能性,只有黑体吸能最多,如同黑洞天体,光子只被吸收,暂时不被反射(也是有限的吸收)。等黑体吸足能量后,就会放射微观粒子,还能辐射比吸收时频率高得多的射线粒子,吸收与放射同属于一个运动状态的整体,对于宇宙万物,只有吸收没有放射,或只有放射没有吸收都不符合客观规律。黑体辐射的是光子和射线粒子,能量必须是亚原子类,是具有物质量的粒子。辐射的能量是一份一份的,一份就是一个单位,一个单位一个单位地发射,也是一个粒子一个粒子的发射。

说白了,量子力学主要是研究光子的科学,还会研究电子及射线粒子,是以自然现象为基础的科学。双缝干涉实验,延迟实验,激光密钥分发,光是宇宙中最特殊的物质,存在一系列实用的技术。无论地球人的文明达到了怎样的程度,就是光子技术应用于飞碟了也有探不到的技术存在,没有停止的时刻。


兰天196926837


[分子] [原子] [质子] [电子] [中子] [粒子] [夸克]?[量子] 。 [量子] 之后,微之再微 …… 微之[穷尽]。 [穷尽] 则 [无]。 [无] 无质无量,是思想,是记忆,是神经,是脉络,是文化,是历史,是遗传,是灵魂,是魂魅 … [无]中生[有] 之源。 [物质之源] 蕴藏着无尽的能量 (人称) [暗能量]。 [暗能量] [聚集] [暗物质] 。 [暗物质]存在于 [无]。 [物质] 在 [无] 中生 [有]。 [万物]自然天成。

[人类]自认为智慧,满 [宇宙] 地寻找 [智慧生命]。不同的 [智慧生命] 自然存在于 [不同的] [多维] [平行] [宇宙] 。

[物质] 有生命;[生命] 继承自然 [无] 的 [智慧] ;存在于不同生命 [空间],形成[多维] [平行] [宇宙] (“三季人”的宇宙时空,人类不能感觉。人有 [目障] [视障] [智障] [不觉障] )。 [暗能量] 赋于 [物质]以[实]以[质]以[量]以[智慧]以[生命]。

[暗能量] [中和] [万物] 成 [自然]。(中和定义)

[自然]溶[物]以[中]以[和]。[存在]在不同的[空间] [宇宙]。(人类定义:[多维空间];[平行宇宙] )。

[智慧] [生命] [中和] [万物] 存在于 [自然] [空间] [宇宙] 之中。

善待一切[物],善待一切[生命]。

[中和悟道] 2018-04-10 (转载请注明出处)


分享到:


相關文章: