微凉了半夏3696

在物理学中，量子是交互作用中涉及的任何物理实体（物理属性）的最小量。这意味着物理性质的大小只能采用由一个量子的整数倍组成的离散值。

例如，光子是单量子的光（或任何其他形式的电磁辐射）。类似地，原子内的电子的电荷能量是量子化的，并且可以某离散值存在。实际上，原子和物质通常是稳定的正是因为电子只能存在于原子内的离散能级。量子化是量子力学更广泛物理学的基础之一。能量的量化及其对能量和物质相互作用的影响（量子电动力学）是理解和描述自然的基本框架的一部分。

量子的性质似乎暗示了宇宙微观层面的某种特性，通俗一点讲，宇宙实际上更像一块粗糙的布，远看光滑柔顺但近看则是由细密的“线”织成。

这里敷衍一下普朗克提出量子概念的简单历史：

1859年古斯塔夫·基尔霍夫提出黑体辐射问题，1877年波茨曼提出物理系统的能量状态可以是离散的。1900年，马克斯·普朗克（Max Planck）发现了辐射量子化的概念，他曾试图了解被加热物体的辐射发射，称为黑体辐射。通过假设能量只能在微小的，微分的，离散的包（他称之为“束”或“能量元”）中被吸收或释放，即假设是能量以离散的“量子”（或能量包）辐射和吸收，普朗克精确解释了观察到的黑体辐射的模式。

关于黑体辐射的诠释，终于揭开了量子这一重要的物理概念的新篇章。

其实关于量子的现实证实还要靠爱因斯坦，普朗克差点错失“量子之父”之名。坦哥确实很厉害！

普朗克谨慎地认为，“量子”只是辐射吸收和发射过程的一个方面，与辐射本身的物理现实无关。事实上，他将他的量子假设只视为一个得到正确的答案的数学技巧，而不是一个大发现。

然而，在1905年，坦哥打了普朗克的脸，他用更现实地证据解释了普朗克的量子假设——用来解释光电效应，即光照在某些物质上可以从物质材料中射出电子。坦哥因这项工作获得了1921年诺贝尔物理学奖，后来还进一步发展了这一观点，以表明光等电磁波也可以被描述为一个粒子（后来称为光子），其能量取决于其频率。

上图：光电效应

大约在1900年至1910年间，量子理论和光的微粒理论首先被广泛接受为科学事实; 后面的这些理论可以分别被视为物质和电磁辐射的量子理论。

后来，在20世纪20年代中期，量子力学在一大堆大神的发力之下蓬勃发展。在量子力学中，“量子”指的是分配给某些物理量的离散单位，例如静止原子的能量。 各种粒子是具有波特性的离散能量包的发现，导致了处理原子和亚原子系统的物理学分支——量子力学的产生。

上图：不同能级氢原子中电子的波函数。量子力学无法预测粒子在空间中的确切位置，只能预测在不同位置找到粒子的概率。更亮的区域代表发现电子的更高概率。波函数的取值是离散的（整数）才能符合实际的统计学结论。

小宇堂

关于量子的问题一个回答不能说的很全面，我在这里简单的回顾一下量子的提出。

十九世纪的最后一天，欧洲的物理学家齐聚一堂，迎接新世纪的来临。著名的科学家开尔文爵士惊叹于物理学的伟大成就，自豪的说：“物理学的大厦已经建成，后世的物理学家只要做一些修修补补的工作就可以了。”

开尔文这么说，是因为在那个时代，经典力学通过牛顿、拉格朗日、拉普拉斯等人的贡献已经清楚的解释了物体之间的相互作用和天体运行规律，麦克斯韦电磁方程组将电与磁完美的统一起来，热力学统计物理可以解释分子的运动规律，仿佛物理学已经完全成熟了，没有什么重大的理论问题需要解决。以后的物理学家只需要将物理常数的精度提高几位就可以了。

但是，开尔文同时也说：“在物理学晴朗的天空中，还飘着两朵令人不安的乌云。”他所说的这两朵乌云其一是指黑体辐射问题中实验结果与理论不符合，另一朵是指寻找光的参考系-以太的麦克尔孙莫雷实验的失败。

恰恰是这两朵乌云，发展成为二十世纪物理学最伟大的两个发现：量子力学和相对论的诞生。人类认识到自己探索自然的道路还很漫长。

我们首先介绍一下黑体。物理研究发现：一切物体都在吸收、反射和辐射电磁波。如果一个物体只吸收和辐射电磁波，不反射电磁波，这个物体就称为黑体。比如太阳就可以看作一个黑体，因为太阳的辐射特别强，辐射的电磁波强度远远大于反射的电磁波。

人们经过研究发现，黑体辐射的情况与物体的温度有关。

图中纵坐标是单位波长单位面积辐射功率，横坐标是波长。我们通过这个图可以发现两个结论：

第一：物体温度越高，辐射强度越大。根据斯特番-波尔兹曼定律，黑体单位面积辐射能量与温度的四次方成正比。人们根据这个规律及算了太阳表面温度。

第二，物体温度越高，辐射强度最大处的波长越短，满足维恩位移定律。比如炽热的铁块会发光，而且温度不同时，颜色也不同。

但是，这两个定律都是实验规律，如何从理论上解释呢?

卡文迪许实验室主任瑞利从经典电动力学出发，推导出一个黑体辐射公式，即瑞利-金斯公式。

不过，这个公式并不能符合实验结果。只有在波长比较大的时候，公式才与实验结果符合，在波长较小时，公式与实验结果偏差很大。

最可怕的是：当波长趋近于零时，瑞利公式的结果发散，辐射强度无穷大，这显然是很荒谬的。人们无法调和理论和实验结果，并把这个问题称为“紫外灾难”（这是因为紫外是比可见光波长更短的光，表示波长短时实验结果与理论值不符）。

为了解释这个问题，许多物理学家提出了自己的见解。最成功的是德国科学家普朗克。以下是普朗克学习物理过程中相貌变化图。

普朗克在1900年提出：为了解释黑体辐射现象，必须做出一定的假设，这些假设可能与人们熟悉的物理学规律不同。

振动的带电粒子能量是一份一份的，每一份的能量都与振动频率有关，称为一个能量子，或简称为量子。

按照这个假设，普朗克推导出了黑体辐射的普朗克公式。

这个公式与实验结果符合的非常好。十八年后，普朗克获得诺贝尔奖。

能量子的概念提出后，许多物理学家借用这个概念得出了丰硕的成果。例如爱因斯坦，1905年爱因斯坦借用普朗克的观点解释了光电效应实验。爱因斯坦说：光的能量也是一份份的，每一份称为一个光量子，或简称光子，光子的能量与频率的关系也满足普朗克公式。从此人们认识到光是具有波粒二象性的，爱因斯坦也因此获得诺贝尔奖。

再往后，德布罗意指出所有的物质都具有波粒二像性，波恩提出概率波的观点，薛定谔提出波函数满足的方程薛定谔方程，波尔利用量子观点解释了原子的能级结构，量子力学蓬勃发展起来。

现在人们认识到：量子力学是统治微观领域的物理规律，它与宏观世界满足的规律不同。

李永乐老师

量子是20世纪物理学家在试图解释一些物理现象时提出的，从字面意思理解，量子代表的就是分立的，一份一份的，是用于描述微观世界自然规律的基本单元。我们最容易认知的原子、原子核和电子是一个一个的，可以认为是一种广义上的量子。但物理学中的量子绝不仅限于此，而且要丰富地多。光子、能量子、自旋都可以认为是一种量子的概念。需要注意的是，量子不仅具有分立的特性，而且具有波的特性。这就是所谓的波粒二象性。

相关历史

量子概念的提出是对经典力学的挑战，具有很重要的历史意义，是人类对物质世界认知的一大突破。但其实量子的概念是上个世纪初很多解释不了的实验数据所催发的一个必然产物。

• 1900年，量子的概念首先由普朗克提出，成功解释了当时的“黑体辐射”数据；
  
• 1905年，爱因斯坦提出了光量子的概念，成功解释了当时“光电效应”的实验规律；
• 1913年，玻尔受到光谱学中巴耳末公式的启发，提出了基于量子概念的氢原子模型，成功地解释了氢原子的不连续光谱。

量子现象

微观世界是量子化的，是我们认知微观世界所必须的一个最基本的概念，同时也是很多新奇物理效应（比如超导）的微观根源。我们在这里介绍几个比较典型的量子以及和其有关的有趣物理现象，来帮助大家认识量子的概念。

1. 电子和能量量子：电子的能量是量子化的，并不是能取所有的值。多电子原子的电子分布在不同的轨道上，能量或者说电子的状态也会有所不同。更深入的知识告诉我们，电子的位置是不能确定的，而是具有一定的不确定性。我们只能用它在空间某一点出现的概率去描述它，因此就出现了各种各样的电子云，如下图。图1. 不同形状的电子状态(电子云，图片来自于wikipedia:Atomic orbital)

2. 光子：由于电子的能量是分立的，电子在不同状态之间变化时（专业术语叫量子跃迁），便有可能发射出光子，因此光子的能量也是量子化的。图2. 两个不同能量的光子，光子频率也是不同的，紫色的光子能量要比黄色的高(图片来自于wikipedia: Photon)

3. 自旋：自旋的全称是自旋角动量量子数，因此，首先它是一个数，例如电子的自旋是1/2；其次，角动量是有方向的，而量子化的自旋角动量方向也是分立的，只有上下两个方向，因此电子的自旋只有+1/2和-1/2两种。电子自旋和宏观材料的磁性具有很密切的关系，他们都有两个方向，这是我们最容易认识到的二者之间的共性。

   图3. 电子自旋示意图

量子世界的许多怪异的结论导致了很多出乎意料的现象。我们最常听到的就是超导了，这是一种在某个临界温度以下电阻为零的状态，对于电流传输而言，超导材料是无损耗的，因此具有极大的应用价值。而之所以超导，究其内因，就是和量子世界的规律紧密相关的。

量子与现代科技生活

毫不夸张地说，没有量子就没有现代科技生活，就没有现在的信息高速公路，也就没有我们身边的智能手机、笔记本电脑，还有我们时时刻刻都离不开的数据流量和WiFi。

为什么这么说呢？现代的科技生活，究其根源，是由于半导体工业的巨大发展提供了足够好的硬件条件。而半导体工业中使用的半导体材料，其优良的性质就是跟量子的概念紧密相关的。最常用的硅基半导体，就是在量子力学的基础上研究发展起来的。由于涉及到了更深入的物理，这里便不再多说了。

图5. 半导体芯片

量子驿站

量子科技能证明“灵魂”存在吗？

千百年来关于“灵魂”的传说不绝于耳，争议不断。可以这样说一切宗教信仰，神鬼迷信等学说，都是建立在“灵魂”存在的理论基础之上的，试想如果没有“灵魂”的存在，何来天堂地狱？上帝鬼神等等？那么到底有没有“灵魂”？“灵魂”是什么？

按照宗教迷信的说法“灵魂”虽然是人的自我意识和思维，但他是独立于人体的，受神支配的，人死亡后会依然存在，并且会转世附身，循环往复生生不息的存在。

按照无神论的观点，所谓‘’灵魂‘’就是人体大脑细胞功能所产生的自我意识和感知记忆思维，是人体最重要的组成部分和功能之一，它产生于人体依附于人体，人死亡后就会消失，是不可能永远存在的。

从古至今许多人对灵魂的存在深信不移，我觉得也不是凭空捏造，没有一点依据。例如：有的人死亡几天后又活了过来，他就给别人讲述死后的过程，都有谁来过，说了什么话，做了什么事，他到阴间见到了早已死去的亲人等等，这些事例在古籍中早有记载。有的人死后几小时经抢救活了过来，也给他人讲述死后医生怎么样抢救的过程，竟也丝毫不差。怎么看待这些现象？其实现代科学已经给出了比较合理的解释。

大脑是人体器官最重要的组成部分，大脑细胞的功能就是感知，记忆，思维，与人体其它器官一样各司其职。例如肾脏细胞功能是虑尿排毒，肝脏细胞功能是解毒分泌等等。人体各个脏器的基本功能是不会因为心脏停止了跳动，血液暂时停止了流动，马上就会失去基本功能，这就给人体器官移植提供了可能（肾移植，肝移植等等都获得了成功，虽不是百分之百）。大脑细胞也一样，也不会因心脏暂时停止了跳动，就失去一切感知和思维，而是有一个过程，这个过程长短不一，因个体差异或具体情况不同而定。医学上已经界定了，脑死亡和肌体（心脏）死亡是不同步的概念。所以这就不难解释个别人死亡后又活过来，会回忆起他死后的一些情景。

随着现代科学的进步，特别是量子科技的出现，为寻找“灵魂”提供了可能。许多人认为可以在宇宙中寻找到“灵魂”，我个人以为既然“灵魂”是依附人体的，就应在活人的大脑里寻找，不要舍近求远了。任何物质都是有能量的，“灵魂”也不例外，完全可以通过量子科技把活人的 （或其它动物的）思维活动及时即刻的记录，保存，显示出来。我们期待着！

到了那个科技时代“灵魂”学说将不攻自破，各类宗教迷信就没有了存在的价值。人们将会彻底的从精神枷锁中解放出来。

马腾青云

量子不以实体存在。

换句话说，没有哪个物质叫做「量子」。

那我们平时说的「量子」、「量子力学」是什么呢？

我们只要看看身边的楼梯就懂了——两层楼之间，人站的高度，在0米和3米之间，虽然可以是连续的，但你若站在楼梯上，就只能有有限个可能的高度。

要么20cm，要么40cm、60、80……，而不会有13.2厘米这样的高度。

换句话说，你所站位置的高度是一份一份增加的。每一份的大小都是确定的、不能随意选择的。

把一个数值变为离散、分立的量，就是「量子化」。

以前，人们认为氢原子外部的电子轨道和太阳系的轨道一样，可以处在任何半径处，所以电子所带的能量也是连续的。然而，氢原子的离散光谱是无法用连续半径的轨道所解释的。同时，这样的轨道会使得电子向外辐射能量，从而很快坠入原子核。

所以，科学家提出了「轨道量子化」的概念。认为轨道对应的角动量不是任意选取的，而是某个值的整数倍。这就是量子化。

后来根据薛定谔方程，我们可以准确求解氢原子的电子云的能量，得到的结果也同样是离散、分立的。

虽然后来量子力学的发展远远超出了离散、分立的范畴，但若要谈及「量子」这个词的来源，还需要从这里看起。

章彦博

量子最早是由普朗克发现的，他发现能量是不连续的，只能一份一份地吸收与发射，这个最小的量就是普朗克常数。在这之后，人们发现，在微观世界，这种不连续性随处可见、无法避免。量子力学就是在此基础上建立的，不过只是唯象的理论，属于初级理论，并没有给出产生这种不连续性的物理机制。根据系统的有机观点，宇宙是由量子构成的，量子是宇宙最小、最基本的粒子，不可再分割。无数离散的基态量子构成空间，数个高能量子构成封闭体系即物质。量子空间的不同分布可以分别形成引力场和电磁场等，而对基态量子的激发，可以产生光子和中微子等，属于能量的范畴。普朗克常数h是量子的角动量，相对于量子的能量具有不变性。各种物体之间的相互作用，本质上都是交换量子。量子是物质之间的最小相互作用。自然界的一切物理现象都是量子空间无规碰撞的对称性破缺，即是不对称碰撞造成的。加速运动、高速运动、微观尺度以及作为封闭体系的物质存在，都会在不同的程度上引起量子空间的不对称碰撞，从而产生各种不同的力。

淡漠乾坤

单从字面上理解，如果一个物理量存在不可分割的最小基本单位，那么这个物理量就是量子化的，而这个单位就是量子！

不过我们通常说的量子，是指由普朗克通过黑体辐射发现的，它假设黑体辐射的能量并不是连续的，而是一份一份的，是基本单位的整数倍，这个基本单位就是量子！量子的概念很好地解释了黑体辐射现象，普朗克之后也获得了诺贝尔奖！

而爱因斯坦唯一的诺贝尔奖也与量子有关，就是他著名的“光电效应”，他提出光的能量也是一份一份的，称为“光量子”，也就是光子，同时提出来的光同时具有波和粒子的属性，也就是波粒二重性！

之后量子的概念得到快速发展和延伸，德布罗意提出“物质波”概念，还有薛定谔方程，海森堡的矩阵力学，量子力学得到快速发展，与相对论一起称为现代物理学的两大支柱！

量子力学主要是微观世界的运动规律，对经典物理学的冲击是显而易见的，量子力学是科学理论，很多诡异的现象是真实的存在，只是科学家还没有弄清楚那些诡异现象的本质。

针对这些诡异现象，科学家们也提出了很多假设，但很多都没有充分的证据给予证明，只能说，量子力学还有很大的发展空间！量子力学与相对论的统一是物理学界的重要目标！

宇宙探索

量子力学是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支，主要研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论它与相对论一起构成现代物理学的理论基。为了更直白理解量子力学，下面有几个视频可以认真的看一下。这是孔径光栅显微镜拍摄的锡原子

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孔径光栅显微镜拍原子

有些词语如果不是登上了头条的话，我们大概总也想不起来，比如说“量子”。最近一次我注意到这个词语还是在《蚁人2》这部电影中，什么“量子世界”、“量子能量”、“量子隧道”随处可见的“量子”将整部电影的逼格提升了至少一个“量子”的台阶。不过“量子”究竟指的是什么呢？就像我们知道的很多概念一样，隐约知道它的意思，但想要详细的解释却无从开口。

关于量子

在网络上可以看到很多话题，有问“量子到底存在吗？”有问“量子是什么啊？”还有讨论“量子针灸”的，有用“量子力学”套宗教和心灵感应的，还有用“量子力学”解释灵魂和自由意志等“形而上学”的。（关于形而上学的解释可以参见我的上一篇文章https://www.toutiao.com/i6632828507669922307/）

那量子究竟是什么呢？

有人说“我知道分子、原子，想必量子也是这么一个类似的东西吧，你看隔壁的王大妈拿着量子茶杯喝着量子水，家里的保健器械很多也带着“量子”标志。”隔壁王大妈进入了“量子世界”怎么挣脱出来是王大妈儿女的事，不过可以肯定的是不会比初代“黄蜂女”从“量子世界”逃脱要难。重点是我们怎么摆脱这个“量子陷阱”，本来就挣得不多还要给“量子”买单，太亏了。

所以为了防止我们落入“量子陷阱”，让我们了解一下“量子”，以及20世纪物理学两大支柱之一的“量子力学”。

量子一词来自拉丁语quantus，意为“有多少”，代表“相当数量的某物质”。这是量子一词本来的意思。

而在物理学中的定义则是：一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把最小单位称为量子。指一个不可分割的基本个体。例如，“光的量子”（光子）是一定频率的光的基本能量单位。而量子力学是则研究微观粒子运动规律的学科，是研究原子、分子以至原子核和基本粒子的结构和性质的基本理论。

我最喜欢的美剧之一，推荐

量子与量子力学似乎是最近这几年突然火起来的，先是《生活大爆炸》中几位物理学家为大家科普了一下量子力学的知识，紧接着中国的量子卫星发射上天，然后量子计算机的消息又被炒得火热。一直在物理学家圈子的话题也成为了普通人讨论的对象，这让人不经有一种错觉，仿佛量子力学刚刚被发现一样。

但是注意，我说过“量子力学”是20世纪物理学两大支柱之一（另一个是广义相对论），因为量子力学正好诞生于1900年，真是巧合啊，在人类迈入新世纪的第一年。

在1900年，普朗克计算一个“热匣子”内处于平衡态的电磁场。为此他用了一个巧妙的方法：假设电磁场能量都分布在一个个的“量子”上，也就是说能量是一包一包或一块一块的。用这个方法计算出的结果与测量得到的数据完全吻合（可见在一百多年前，普朗克就回答了量子是存在的问题）。

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普朗克大神发际线感人

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但是普朗克得到的结果与当时人们的认知完全不一样，人们认为能量是连续变动的。同样对于普朗克来说，把能量视为一个个能量包块的集合只是计算上使用的一个特殊策略，他自己也不知道为什么这个办法就会奏效（划重点），真正确认这些“能量包”存在的是爱因斯坦（现在知道爱因斯坦地位为什么这么高了吧，20世纪两大物理学支柱，广义相对论是由爱因斯坦凭借一己之力思考、孕育出来的，而在量子力学领域，爱因斯坦也起到了至关重要的的作用）。

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这个人就不介绍了

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他在《关于光的产生和转化的一个启发性观点》这篇论文中是这么说的“确实现在在我看来，关于黑体辐射，光致发光、紫外光产生阴极射线，以及其他一些有关光的产生和转化的现象的观察，如果用光的能量在空间中不是连续分布的这种假说来解释．似乎就更好理解。按照这里所设想的假设，从点光源发射出来的光束的能量在传播中不是连续分布在越来越大的空间之中，而是由个数有限的、局限在空间各点的能量子所组成，这些能量子能够运动，但不能再分割，而只能整个地被吸收或产生出来。”

这是量子理论诞生的真正宣言，如果说普朗克是量子理论之父的话，那爱因斯坦就是让这项理论茁壮成长的养育者，也是凭借这项研究爱因斯坦获得了诺贝尔奖，但有意思的是爱因斯坦抛弃了他“养育”的理论，之后的发现是如此“荒谬”，以至于他一有机会就抱怨，说这实在太不合理了。

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丹尼斯·玻尔

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在爱因斯坦之后，也就是20世纪10—20年代，丹尼斯·玻尔（他是爱因斯坦最强劲的对手）继续引领这一理论的发展。玻尔了解到原子内电子的能量和光能一样，只能是特定值，更重要的是，电子只有在特定能量下才能从一个原子轨道“跳跃”到另一个原子轨道，并同时释放或吸收一个光子，这就是著名的“量子跃迁”。

而到了1925年，维尔纳·海森堡终于为这个新理论列出了方程，从而取代了整个牛顿力学。不过海森堡所依据的理念是非常让人晕头转向的。

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维尔纳·海森堡

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海森堡说，电子并非一直存在，只有在人看到它们时，或者更确切地说，只有和其他东西相作用的时候，它们才会存在。当它们与其他东西相撞时，就会以一个可以计算的概率在某个地方出现。从一个轨道到另一个轨道的“量子跃迁”是它们现身的唯一方式：一个电子就是相互作用下的一连串跳跃，如果没有受到打扰，电子就没有固定的栖身之所，它甚至不会存在于一个所谓的“地方”。

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在海森伯等人建立了量子矩阵力学的同时，同是的诸位物理学大神不断为量子理论添砖加瓦，德布罗意提出“物质波”概念，即一切物质粒子均具备波粒二象性，薛定谔建立了量子波动力学。直到1928年，英国物理学家狄拉克完成了矩阵力学和波动力学之间的数学等价证明，对量子力学理论进行了系统的总结，并将两大理论体系——相对论和量子力学成功地结合起来，揭开了量子场论的序幕。

直到今天，一个多世纪过去了，量子力学的方程以及用他们得出的结果每天都被应用在物理、工程、化学、生物乃至更广阔的领域中。量子力学对于当代科学的整体发展有着至关重要的意义。没有量子力学基础，就不会制造出激光器，就不会有处理器、存储器，也不会有纳米材料、超导材料等等新型材料，可以说没有量子力学，就不会有今天的信息时代。

但我们也还停留在原点，量子力学的方程对我们依然十分神秘，因为它并不描述一个物理系统内发生了什么，而只说明一个物理系统是如何影响另外一个物理系统的。这是否意味着系统的真是存在是无法被描述的？是否意味着我们还缺少一块拼图？或者，是否意味着我们要接受“所谓的真实是相互作用造成的”？

但有一点可以确认，目前没有任何生命现象被确认存在量子效应。一些生命现象被猜测可能存在量子效应，但那只是一部分人的假说，从未被证实。宗教、迷信乐意拿量子概念为灵魂、心灵感应拼凑存在的理由；神棍、保健品骗子乐意用量子去“解释”生命现象，并制造出价格不菲的“量子保健”器材。这些都是骗人的，因为它们统统与量子无关。

吴克思

最初我们对自然界的认知是建立在牛顿那些人建立的经典物理学的世界里面，在宏观的世界中，我们能够用肉眼所见的物理现象差不多都能够得到解答，类似万有引力、自由落体这些基本物理原理，我们已经可以对某些事物的情况进行精确的计算，但是自从电灯泡被发明之后，我们就对发热物体表现出来的光比较迷惑，那就是为啥加热的灯丝可以发射出红黄光和白光，却没有进一步出现蓝光和紫光呢，光谱分析所得到的蓝紫光也比较少，那么究竟加热物的温度与光有什么联系，这些都是以前的物理所不能解释的。

带着这个问题，马克斯·普朗克采用了黑体辐射器对温度和光的频率进行了研究，并在1900年发表了《论正常光谱能量分布定律的理论》，得出了黑体辐射定律，并提出了最小能量源E这个概念，首次表明了能量的不连续性结果，这成为普朗克的能量量子化假说开端，也为将来量子学发展埋下了伏笔，不过这一理论与当初认为的能量均分定理相违背，所以他的理论仅被当时的人当做茶余饭后谈论的话题，几乎没多少人拿这当回事，仅在做实验的时候拿的他理论来使用一下。

不过对这个能量E真正解释清楚的是爱因斯坦，因为当时世界已经发现了光电效应这种现象，但是按照传统物理学的理论，光是一种连续的电磁波，理论上只要提供足够强度的光对金属表面照射，就可以让电子脱离金属表面，然而事实上这种现象的发生仅与光的频率有关，而与其强度无关，这无疑给了物理界浇了一盆冷水，而爱因斯坦在普朗克能量量子的假设下，巧妙的将光解释成为粒子，或者叫“光量子”，每一个光子的能量都与其频率成正比，能量为hv，频率越高，能量越大，于是可以打出的电子就越多，这最终解释了光电效应的问题，同时也解释清楚了E的问题，也使得人们对光的认知进入了一个新的时代。

十九世纪和二十世纪是一个科技爆炸的年代，同一时期与量子相关的还有原子光谱的问题，那就是将稀有气体放在一根玻璃管中通入高压电，里面的气体就会发光，而将其光用分光镜分离的时候，就出现了非常确定的分立光谱线条，请注意，是非常确定，这实验结果与其他光源光谱出现的连续分布光谱不同，人家呈现出均匀分布的带状，而它则是分立的线条状，这个问题困扰着当时的科学家。

而当时的物理界已经认为原子组成是由原子核和电子组成的，按照当时的经典物理学理论，这些光是电子运动辐射出来的，而且根据能量均匀分布定理，预测光谱应该是均匀分布的，而且按照经典物理学也揭示电子会最终掉进原子核中，但是现实的情况是原子一直非常的稳定，并不会出现电子最终掉进原子核的情况，而且光谱分析出现的是分立的线条光谱，经典的物理学理论是无法对其进行解释的，最终波尔在这些问题的基础上提出电子轨道说，他首次指出电子是在特定轨道上运行的，每变换一个轨道就辐射出对应的能量，这些能量是不连续的，并且不可细分，这种现象就是目前我们都知道的量子跃迁现象。

这些新兴的理论提出无疑在挑战着当时的经典物理学，因为他们想象不到在微小的事物上会有这样的问题，如果你觉得量子学说在此就完结的话，那么接下来要讲的就会一举打破你对传统事物的认知范围，这就是著名的电子双缝实验。最初我们都认为电子是一个个体，所以它在穿过孔洞的时候应该是和普通球体穿过孔洞一样的，例如无数电子穿过一条缝的时候，打在背后的屏幕上就应该是一条线，而穿过两条缝隙的时候就是两条线才对，但是实验中，电子束在穿过两条缝隙的时候则表现出了波的特性，在屏幕背后出现了明暗间隔的条纹，这是波才具有的干涉现象，如果你认为可能是电子束中的电子非常的拥挤造成的现象，那么好，实验则改为发射单个电子继续实验，最初打过去的电子一个则会显示一个，于是打过去无数多个电子之后，同样的现象发生了，依旧是波的干涉现象，这里就出现了一个非常大的问题，那就是电子原本是个粒子，打过去的粒子一个则是一个，为啥会出现干涉的现象呢，唯一的解释就是同时出现了两个电子在缝中穿过，和波的干涉原理一样，两缝同时有波穿过才能互相干涉形成条纹，这就意味着电子在穿过缝细前是先变成两个电子，然后穿过缝细后再互相干涉变成一个的，而这种现象同时也出现在了现今的单光子双缝实验一样，粒子怎么会突然间表现出波的性质呢。

如果你觉得一定是实验无法发射单个电子或者光子做实验的话，那么请继续往下看，接下来的这个实验就非常的离奇了，当科学家们希望采用科学仪器探测单个粒子穿过缝隙来研究粒子具体怎么穿过缝细的，神奇的事情发生了，波的干涉条纹消失了，留下的是一个双缝条纹，这一实验结果即使是留在现今我们也是大惑不解，观测直接可以影响结果的实验，看得出电子类似一种有意识的事物，当你观测的时候表现就像普通粒子一样，当你不观测的时候就表现出波的性质，这就像《三体》讲到的用质子锁死地球科技一样，这一结果让我们对世界产生了怀疑，我们这个世界是真实的吗？

目前为止对此解释的比较准的就是波动学说，其中著名的薛定谔方程就是代表之一，他表示这些电子其实就是概率波，电子打过去之后具体落在哪由概率决定，因此事先我们都是不能知道具体的电子情况的，具有概率性和不确定性。

至于之后的量子纠缠算了不说了，累，量子用目前的解释来讲，就是一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把最小单位称为量子，通俗地说，量子是能表现出某物质或物理量特性的最小单元。

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關鍵字: 量子 科学 物理

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