量子到底存在嗎?

時間史


有些詞語如果不是登上了頭條的話,我們大概總也想不起來,比如說“量子”。最近一次我注意到這個詞語還是在《蟻人2》這部電影中,什麼“量子世界”、“量子能量”、“量子隧道”隨處可見的“量子”將整部電影的逼格提升了至少一個“量子”的臺階。不過“量子”究竟指的是什麼呢?就像我們知道的很多概念一樣,隱約知道它的意思,但想要詳細的解釋卻無從開口。

關於量子

在網絡上可以看到很多話題,有問“量子到底存在嗎?”有問“量子是什麼啊?”還有討論“量子針灸”的,有用“量子力學”套宗教和心靈感應的,還有用“量子力學”解釋靈魂和自由意志等“形而上學”的。(關於形而上學的解釋可以參見我的上一篇文章https://www.toutiao.com/i6632828507669922307/)


那量子究竟是什麼呢?

有人說“我知道分子、原子,想必量子也是這麼一個類似的東西吧,你看隔壁的王大媽拿著量子茶杯喝著量子水,家裡的保健器械很多也帶著“量子”標誌。”隔壁王大媽進入了“量子世界”怎麼掙脫出來是王大媽兒女的事,不過可以肯定的是不會比初代“黃蜂女”從“量子世界”逃脫要難。重點是我們怎麼擺脫這個“量子陷阱”,本來就掙得不多還要給“量子”買單,太虧了。

所以為了防止我們落入“量子陷阱”,讓我們瞭解一下“量子”,以及20世紀物理學兩大支柱之一的“量子力學”。


量子一詞來自拉丁語quantus,意為“有多少”,代表“相當數量的某物質”。這是量子一詞本來的意思。

而在物理學中的定義則是:一個物理量如果存在最小的不可分割的基本單位,則這個物理量是量子化的,並把最小單位稱為量子。指一個不可分割的基本個體。例如,“光的量子”(光子)是一定頻率的光的基本能量單位。量子力學是則研究微觀粒子運動規律的學科,是研究原子、分子以至原子核和基本粒子的結構和性質的基本理論。

量子與量子力學似乎是最近這幾年突然火起來的,先是《生活大爆炸》中幾位物理學家為大家科普了一下量子力學的知識,緊接著中國的量子衛星發射上天,然後量子計算機的消息又被炒得火熱。一直在物理學家圈子的話題也成為了普通人討論的對象,這讓人不經有一種錯覺,彷彿量子力學剛剛被發現一樣。


但是注意,我說過“量子力學”是20世紀物理學兩大支柱之一(另一個是廣義相對論),因為量子力學正好誕生於1900年,真是巧合啊,在人類邁入新世紀的第一年。


在1900年,普朗克計算一個“熱匣子”內處於平衡態的電磁場。為此他用了一個巧妙的方法:假設電磁場能量都分佈在一個個的“量子”上,也就是說能量是一包一包或一塊一塊的。用這個方法計算出的結果與測量得到的數據完全吻合(可見在一百多年前,普朗克就回答了量子是存在的問題)。


普朗克大神的髮際線真實明顯


但是普朗克得到的結果與當時人們的認知完全不一樣,人們認為能量是連續變動的。同樣對於普朗克來說,把能量視為一個個能量包塊的集合只是計算上使用的一個特殊策略,他自己也不知道為什麼這個辦法就會奏效(劃重點),真正確認這些“能量包”存在的是愛因斯坦(現在知道愛因斯坦地位為什麼這麼高了吧,20世紀兩大物理學支柱,廣義相對論是由愛因斯坦憑藉一己之力思考、孕育出來的,而在量子力學領域,愛因斯坦也起到了至關重要的的作用)。



他在《關於光的產生和轉化的一個啟發性觀點》這篇論文中是這麼說的“確實現在在我看來,關於黑體輻射,光致發光、紫外光產生陰極射線,以及其他一些有關光的產生和轉化的現象的觀察,如果用光的能量在空間中不是連續分佈的這種假說來解釋.似乎就更好理解。按照這裡所設想的假設,從點光源發射出來的光束的能量在傳播中不是連續分佈在越來越大的空間之中,而是由個數有限的、侷限在空間各點的能量子所組成,這些能量子能夠運動,但不能再分割,而只能整個地被吸收或產生出來。


這是量子理論誕生的真正宣言,如果說普朗克是量子理論之父的話,那愛因斯坦就是讓這項理論茁壯成長的養育者,也是憑藉這項研究愛因斯坦獲得了諾貝爾獎,但有意思的是愛因斯坦拋棄了他“養育”的理論,之後的發現是如此“荒謬”,以至於他一有機會就抱怨,說這實在太不合理了。


丹尼斯·玻爾


在愛因斯坦之後,也就是20世紀10—20年代,丹尼斯·玻爾(他是愛因斯坦最強勁的對手)繼續引領這一理論的發展。玻爾瞭解到原子內電子的能量和光能一樣,只能是特定值,更重要的是,電子只有在特定能量下才能從一個原子軌道“跳躍”到另一個原子軌道,並同時釋放或吸收一個光子,這就是著名的“量子躍遷

”。


而到了1925年,維爾納·海森堡終於為這個新理論列出了方程,從而取代了整個牛頓力學。不過海森堡所依據的理念是非常讓人暈頭轉向的。


維爾納·海森堡


海森堡說,電子並非一直存在,只有在人看到它們時,或者更確切地說,只有和其他東西相作用的時候,它們才會存在。當它們與其他東西相撞時,就會以一個可以計算的概率在某個地方出現。從一個軌道到另一個軌道的“量子躍遷”是它們現身的唯一方式:一個電子就是相互作用下的一連串跳躍,如果沒有受到打擾,電子就沒有固定的棲身之所,它甚至不會存在於一個所謂的“地方”。

在海森伯等人建立了量子矩陣力學的同時,同是的諸位物理學大神不斷為量子理論添磚加瓦,德布羅意提出“物質波”概念,即一切物質粒子均具備波粒二象性,薛定諤建立了量子波動力學。直到1928年,英國物理學家狄拉克

完成了矩陣力學波動力學之間的數學等價證明,對量子力學理論進行了系統的總結,並將兩大理論體系——相對論和量子力學成功地結合起來,揭開了量子場論的序幕。


直到今天,一個多世紀過去了,量子力學的方程以及用他們得出的結果每天都被應用在物理、工程、化學、生物乃至更廣闊的領域中。量子力學對於當代科學的整體發展有著至關重要的意義。沒有量子力學基礎,就不會製造出激光器,就不會有處理器、存儲器,也不會有納米材料、超導材料等等新型材料,可以說沒有量子力學,就不會有今天的信息時代。


但我們也還停留在原點,量子力學的方程對我們依然十分神秘,因為它並不描述一個物理系統內發生了什麼,而只說明一個物理系統是如何影響另外一個物理系統的。這是否意味著系統的真是存在是無法被描述的?是否意味著我們還缺少一塊拼圖?或者,是否意味著我們要接受“所謂的真實是相互作用造成的”?


但有一點可以確認,目前沒有任何生命現象被確認存在量子效應。一些生命現象被猜測可能存在量子效應,但那只是一部分人的假說,從未被證實。宗教、迷信樂意拿量子概念為靈魂、心靈感應拼湊存在的理由;神棍、保健品騙子樂意用量子去“解釋”生命現象,並製造出價格不菲的“量子保健”器材。這些都是騙人的,因為它們統統與量子無關。


吳克思




這裡先糾正一個概念,所謂“量子”,並不是某種粒子,它是現代物理學上的一個概念,簡單來講,就是不連續的、一份一份的。

比如我們說黑體輻射中的輻射能量是“量子化”的,那就意味著這種能量只能以一個最小單位的整數倍來進行交換。我們定義了一個最小單位,那能量只能是這個最小單位的一倍、兩倍,而絕對不能是二分之一。

打個最通俗的比方,人民幣中現金交易的最小單位是“分”,那這就是“量子化”的,你可以付一分錢、兩分錢,但是不能付半分錢。



物理學中有很多物理量都是“量子化”的,比如角動量、自旋等。事實上根據“量子力學”的理論,世界上所有的東西都是量子化的,連時空本身都是,不存在連續的東西。

所以,回答題主的問題:量子存在嗎?當然存在,它本來就是一個物理概念,那當然是存在的。

量子化的概念,一般在微觀世界運用的比較多,對於宏觀世界來說,很多物理量我們不需要考慮它是量子化的還是連續的,所以描述微觀世界的物理理論就稱為量子力學。慢慢的,“量子”似乎也就成了“微觀”的代名詞。

“微觀粒子”的行為非常奇特,他可以既是波又是粒子(波粒二象性)、可以同時出現在兩個地方,可以突然消失、又突然出現……反正與我們熟悉的宏觀世界完全不同。



所以我估計題主的意思是,“是否真的存在這種微觀粒子”,有這種鬼魅般的行為。

這當然也是存在的,“微觀粒子”的行為特徵,並不是人想象出來的,而是確實存在的,電子及電子以下尺度的粒子都可以被認為是“微觀粒子”。

至於宏觀物體為什麼不會像微觀粒子一樣表現出奇異古怪的行為,那是因為按照理論,每個物體都伴隨著一個“物質波”(德布羅意波),對於宏觀物體來說,由於波長實在太小,所以宏觀物體無法表現出波動性。

或者我們也可以這樣理解:宏觀物體是由大量微觀粒子構成的,這些粒子的微觀特徵相互“抵消”掉了。就像一個人的壽命我們無法預測,但一座城市、或一個國家的人口整體壽命我們是知道的,否則保險公司就沒法賺錢了。


丹讀


這是一個很不容易回答的問題。因為需要克服傳統的思維模式。

我國著名的科學家潘建偉,在世界上率先將量子通訊實現應用獲得成功,從而將《量子》推到人們的面前。我們只有重新認識大千世界的奧秘,方能跟上科學快速發展的步伐。

一,量子是什麼?

傳統的量《子》概念,是指各種基本粒子。例如電子,中子,質子,包括夸克等等微觀粒子。

全新的《量》子概念,應該涵蓋一切攜帶物理信息的粒子,以及各種電磁場和引力波。

二,量子的基本特徵:

傳統的物理學,一致認為物質第一,意識第二。

著名物理學家薛定鍔創立了《量子力學》,他的理論中,最核心的內容是:①量子的狀態。②重新認識《意識》的作用。《意識》是參與量子狀態的基礎。

在這裡不得不提的是關於《薛定鍔的貓》的實驗。把一隻公貓和母貓分別放在兩個房間。事先並不知道公和母貓具體在哪個房間。要確定的是兩個貓準確在哪兒,可視做需要同時考慮的兩個狀態問題,量子力學中稱之為《態疊加》。

當我們進了甲房間,發現是隻公貓,《意識》會使我們立即判定乙房間的貓,一定是隻母貓。

③量子的三種狀態:

上述過程就是《態疊加》狀態,經過《意識》的參與,狀態轉化為《塌縮》狀態。

第三種狀態,叫做《量子糾纏》。這是量子力學實用的前沿。

三,《量子糾纏》的應用:

2016年在我國酒泉衛星發射場,發射成功《墨子號》天地一體化的通訊衛星,這是世界上《量子糾纏》首次實際成功的應用。

其保密性能至今無法突破。


匯燕1


粒子主要分為3種:強子、輕子和和傳播子。強子就是夸克,夸克其中有6種,就是上夸克、下夸克、底夸克、頂夸克、奇夸克和粲夸克。輕子只參與弱力、電磁力和引力作用,輕子也有6種,就是電子、電子中微子、μ子、μ子中微子、τ子和τ子中微子,其中電子、μ子和τ子是帶電的,中微子不帶電;τ子是1975年發現的重要粒子,不參與強作用,屬於輕子,但是它的質量很重,是電子的3600倍,質子的1.8倍,因此又叫重輕子。傳播子也屬於基本粒子.傳遞強作用的膠子共有8種,1979年在三噴注現象中被間接發現,它們可以組成膠子球,但至今尚未被直接觀測到。傳遞弱作用的W+,W-和Z0.中間玻色子是1983年發現的,非常重,是質子的80一90倍。

所以,量子是不存在的,而粒子是存在的。但是,未來人類的科技會發展到什麼程度,我們就不曉而知了!




未具名人士


量子是不存在的,量子計算機絕對是騙子的瞎扯蛋!就像過去的水變油一樣一樣一樣的啊😄











海闊天豐3


對於我來說,我是相信那種東西存在的。不管是量子也好,道也好,天也好,玄也好,能也好,氣也好,神也好,鬼也好,魂也好,反正是非物質存在的那類東西,我認為都是存在的。只是存在的方式是我們人類的肉體的功能無法感知的。我們就習慣地稱之為沒有或是無。

其實我們還是可以感知那些東西的,只因為那東西流動變化太快,無常態,無常式。所以人們總是不信自己的感覺而已。

其實,那東西對我們來說,找一個相信的理由不是很重要的,重要的是我們應該怎麼用心去感知它,去把握它,從而得到它,用它來為我們服務。以提高我們人類的生命層次。這或許才應該是最重要的。


夢113300796


量子是能量波相互干涉的結果,存在的時間可長可短,取決於干涉波的量能和旋聚方式,這就是波粒二象性的本質,能量波可以在特定條件下表現出粒子現象,就像水波與水波互相拍打在一起時,形成的水泡,每個粒子就是每個水泡,存在一下就滅了,又有新的水泡出現,很多水泡不斷地生滅,從宏觀去看,就會以為水泡一直在存在,從微觀去看,都是短暫的一閃而過



炁生萬物


量子是人造的!這原理有點像投影電視,你不往投牆上投影,牆上就不會出現映像映像,現在這個世界只有有人能天花亂墜想出無中生有的故事來,總會有人去做,去實現!這個世界是有分工的也就是人類有分工的,有些人善於思索以及胡說八道有些人善於創造捕風抓影!實際就是驗證了這樣一句話:說者無意聽者有心!


手機用戶3881665293


沒有一種粒子叫做量子,只有光子,電子等粒子近年來充斥新聞的量子**、量子***,其實有一部分是光子(即光量子),其餘部分是牛皮、廣告、騙人的股評等。每當有一個科技新成果出來的時候,總是會爆發出十倍百倍的牛皮、廣告和股評來騙人家的錢財,總是要把這個科技新成果炒臭了才肯罷休。不幸的是量子也不能倖免!


阿中芳1


我在學完初中物理之後,就認為世界只有能量。 無限大=無限小,有多無限大才等於無限小那?答案是“無限的時候”


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