俺的336的猫

什么是量子，简单地说就是在当前技术条件下可计量（测量量）的最小值计算依托粒子。

推论到极限端时会出现悖论。

雅安李光杰

以通俗的方式来说，“量子”最早是普朗克提出的能量最小单位，意味着不可再分。能量的辐射与吸收都必须以此为整数倍，才能释放或传递。

后来爱因斯坦以普朗克的量子思想，总结前人对光的波粒之争，提出了光量子，即“波粒二象性”。再后来德布罗意把“波粒二象性”拓展到了实物粒子，即所有物质在微观尺度上都具有“波粒二象性”。

至此，量子的概念开始涉及万事万物，如今量子更像是一种类别概念，就像“马”的概念一样，汗血宝马、短腿马、纯血马……都是马。所以分子、原子、电子都可以是量子，只要它满足“波粒二象性”，而决定这个的是尺度和环境条件。

因此，我们现在说的很多量子，应该是“量子效应”。电子因为足够小，所以必定有量子效应，而不同种类的原子和分子有尺度的差别，一些小的或在不同的环境条件下也可以表现出量子效应。

“波粒二象性”导致了量子的不确定性，薛定谔最早为此写出了数学表达式——薛定谔方程，基于此众多量子学家发展出了正统的“哥本哈根诠释”，建立起了量子力学。

说白了，就是以“量子”为基础研究万事万物的运动规律，而这以研究就发现了其与相对论难以回避的矛盾，更准确地说，是与我们观察到的引力现象的矛盾。从此物理学领域，有了两套解释宇宙的基础理论机制：微观的量子力学和宏观的相对论。

看似确定的宏观世界，却源于不确定的微观世界，说明什么？

1908年，庞加莱在《科学与方法》中如是说道。

有时初始条件的差异，将造成最终现象的极大改变，前者的小误差会造成后者极大的错误，预测将成为不可能的事，我们面对的都是偶发现象。

想法捕手

黑体辐射

实际上，某种程度来说“量子”本身的含义，远不及它带来的革命重要。不过，在说这些之前，我们可以先来了解一下，“量子”是咋来的。

科学家发现，只要是温度高于绝度零度的物体都会发出辐射，这种辐射是以“电磁波”的形式发出来的。比如：人体就在时时刻刻向外辐射电磁波，之所以我们看不到，是因为这种电磁波不是可见光区域内的电磁波。

那这种现象为什么引发物理学革命呢？实际上，当时的科学家是在研究工业上使用的电灯泡的辐射问题（不要惊讶，当时刚第二次工业达到顶峰），它们管这个问题叫做：黑体辐射。黑体辐射具体是什么意思，在这里就不过多阐述了，因为讲了并没有太大的意义。科学家通过统计发现：

并且得到了下面这样一张图表。

接下来要做的事情，其实也就很“简单”的，说白了就是用方程解释一下这个曲线就可以了。本来对科学家来说极其简单的事情。但是硬是弄不出个结果来，很多当时的大神都在这上面栽了跟头。

如果我们注意看曲线，就会发现这曲线好像是分段的，有个最高点。当时的科学家有的人能用方程描述前半段，后半段就失灵了；也有的人能描述后半段，前半段就不好使了。那问题到底出现在哪里呢？

量子力学

这个时候有个叫做普朗克的科学家，他就不信邪，也来研究这个问题。结果，他也被整懵了。

在当时，德国是全世界的学术中心，有很多大牛。其中有个叫做玻尔兹曼的天才，他可以被认为统计力学的宗师级人物。他一直在和其他科学家为“光到底是波还是粒子”吵得不可开交，当时的主流观点认为“光是一种波”，在物理学史上能和牛顿、爱因斯坦齐名的麦克斯韦就这么看的。而玻尔兹曼觉得不应该是这样，他坚持“光的粒子说”。

他就跟普朗克说，你们总是假设电磁波是连续的（也就是光是一种波），这肯定算不出来的，你试试看用不连续的方法来算（也就是光是一种粒子），一定可以。（PS：这段话是我自己想象的，不是真实历史，但真实的历史中，玻尔兹曼确实给了普朗克相关方面的启示）

于是，普朗克提出了一种“量子”假设：

基于这样的假设，普朗克很快就得到了著名的普朗克定律：

用这个定律就可以很好地描述之前那个奇怪的变化曲线。不过，观念总是根深蒂固的，普朗克虽然通过这个发现获得了诺贝尔奖，但他始终都对这个理论无力接受，不仅是他，后来在这个领域做出杰出贡献的爱因斯坦，薛定谔等伟大科学家都挺不能接受的。

“量子”颠覆了什么？

为什么这么多科学家都无法接受呢？

这是因为这个理论指出了一个“事实”，

时间和距离都是如此，因此就有了最小的时间间隔：10^-43秒；最小的可测距离：1.6x10^（-35）米。前者被称为普朗克事件，后者被称为普朗克距离。

意思是，时间的变化并不是连续的，同样的距离的变化也不是连续。说到这里，你或许还是不能理解，我们可以举个例子，还拿时间来说事。原本我们的观念里认为，时间从1秒到2秒，1秒到2秒，中间可能要度过1.000000000000000……1秒，也就是说时间可以无限切下去，本质上是连续的。但“量子”理论认为，这不是可以无限切下的，而是存在一个变化的最小单位，也就是10^-43秒，时间的变化最小也是这个量，没办法比它再小了。所以，它颠覆的是“变化是连续”的世界观。

量子和粒子

量子和各种粒子有相同也有不同，首先，它们都是最小的单位，其次，它们不同的是，前者是变化的最小单位，而后者是物质粒子的基本单位（这里指的是费米子和玻色子）。原子等例子描述的其实构成物质的基本单位，并且它们如何组合到一起。按照现在主流的理论，也就是粒子物理标准模型。这个模型中的粒子也就是构成物质的基本粒子。

所以，量子和粒子是不同的两个物理概念。

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量子的含义

量子，顾名思义，就是可以指可以量化的不可分割的粒子。比如光子，就可以叫做光量子。但其实现代关于量子的使用，更去向于形容某种物理量是可量化的，或者说某种物质的尺寸极小。比如我们说原子中电子轨道是量子化的，就是说电子轨道是量化的，只能够取特定的轨道。再比如说原子核的自选也是量子化的，也是说其自选只能够取一些特定的值，是不连续的。

总之，量子就是说某种物理量是不连续的，只能够量化取特定值的；或者就是形容材料尺寸小，处于纳米级。

量子于分子、原子、电子的关系

从上面的解释也可以知道，量子和分子、原子、电子属于不同的概念。分子、原子、电子，就是明确指的某种粒子，是完全的属于名词。而量子，既可以是名词，也可以是形容词，或者动词。它的内容随着使用的环境不同而不同。

量子不是分子也不是原子更不是电子，它就是一个概念，一个有别于经典物理学的新概念。

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说的简单一点儿“量子”指的就是：“一个不可以再继续分割的基本单位。”

理解了这句话之后，我们就会明显地发现分子、原子、电子它们都不是量子，因为它们是可分的！

分子

分子是由原子构成的，因此分子可分，分子很明显就不可能是量子；

原子

原子是由原子核和核外电子构成的，而原子核是由质子和中子构成的，原子也可分，原子也不可能是量子；

电子

理论上认为电子可再分为空穴子、自旋子和轨道子，但是目前只是处于观测阶段，不能独立存在于材料之外。不过这已经够了，说明了电子也是可以再分割的个体，因而电子也不是量子！

那到底什么是量子呢？

举个简单的例子：就跟我们调查人口数量一样，我们说某城市常住人口有多少人、或者说哪一个国家的人口总数是多少时，都默认了一个客观事实，那就是人口数目其实是有一个最小单位的，这个最小的单位就是“1”，我们在说任何一个城市的常住人口数或者说哪个国家的人口总数时，都理所应当的认为这个数目只会是人口数的最小单位“1”的整数倍，不可能出现小数，因为人是不可以被分开的！

其实量子也是一样的道理，只不过把上例中的人数转换成物理量就可以了。也就是说，如果一个物理量存在小到不能再分割的基本单位《比如上例中：人数的基本单位“1”就是不可再分的》，我们就可以认为这个物理量是量子化的，并把这个物理量的最小单位称为——量子。

比如说：

普朗克的能量量子化假设

1900年，普朗克在研究黑体辐射实验规律时首次提出了量子化假设：他认为带电粒子的能量只能是某一个最小能量值ε=6.62607004 × 10^-34 m² Js的整数倍，而且带电微粒在吸收或者辐射能量时，也是以这个最小的单位一份一份的吸收或者辐射的，这个能量的最小的单位就称为能量子！

根据这个假设推导出的普朗克公式。非常符合黑体辐射实验的光谱能量分布规律，成功地解决了科学家们在研究黑体辐射现象过程中遇到的难题。而这个能量不连续的观念为科学家们打开了认识光的粒子性的大门，奠定了量子力学的基础，普朗克也因此获得了1918年诺贝尔物理学奖！

爱因斯坦的光量子假说

1905年，爱因斯坦在解释光电效应时提出了在吸收和发射光时，能量也是一份一份的，光本身也是由一个一个不可分割的能量子组成的，这些能量子叫做光子，光子的能量取决于其频率，这也就解释了为什么连微弱的紫光都能激发出电子，而强烈的红光反而不能激发出电子的原因，解释了光的粒子性，爱因斯坦也因此获得了1921年诺贝尔物理学奖！

根据这个定义，我们发现电荷也应该是量子化的，因为电荷也有一个最小的单位：元电荷e=1.60217656535×10^﹣19c,因此，电荷也是量子化的。

量子跟我们熟知的微观实物粒子又有什么关系呢？

量子是一种概念；量子力学是物理学理论；分子、原子和电子是微观粒子，它们三者的关系是：量子这种概念的提出使物理学家的思维不仅仅局限于经典物理学，促进了量子力学的诞生，而量子力学正是研究分子、原子、电子、原子核等微观粒子的运动规律、基本性质、基本结构的理论！

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不少人对量子的概念有误解，认为量子也像原子那样是一种微观粒子，其实并不是那样的。何为量子？简单说，如果一个物理量存在不了分割的最小单位，就称这个物理量是量子化的，最小的单位就是量子，在物理学上量子指不可分割的基本单位！比如光子（光量子）就是光（电磁波）的基本能量单位！

由于量子概念的存在，意味着物理量的数值并不是连续的，而是离散的。比如能量的存在和传播，就是以光子为单位一份一份传播的，并不是连续传播的！

那么，量子与分析，原子，电子还有光子有什么关系呢？

可以从空间的本质说起！我们所在的空间就是由基本量子组成的量子空间，空间本身不会什么都没有，本质上空间也是一种物质，这种物质就是量子！

而受到激发的量子就会形成能量，通常会以光子的形式出现并向外传播。比如电子经常会收到激发，在基态和激发态之间来回跃迁，在跃迁的过程中就会形成光子对外传播或者吸收光子，也就是能量！而由高能量子组成的封闭系统就形成各种基本粒子，比如电子，夸克等！

简单总结就是，能量的聚合形成物质（质量），物质的离散就形成了能量，而量子空间背景是形成一切的基础！

当然，电子原子和分子的关系我们都和清楚了，电子中子质子可以形成原子，原子结合可以形成分子！总之，万事万物都是由最基本的量子组成，也意味着万物并不能无限分割下去，无限分割只存在于单纯的数学概念中，现实中分割到量子级别就戛然而止，继续分割就不在有任何意义，当然也不能无限分割下去！

宇宙探索

量子，其实就是“份子”，即一份一份的意思，以整数计量。比如人，是一个一个算，没有半个人，不会有小数点。再如美元，发行的现金货币最小面额是1美元，没有角分的零钱，所以也是量子化的。“量子”，应看成是一个整体的概念，本来需要造新字（拼音语言的特点就是随时拼写新字对应不同的意义，称为抽象概念的语言优点，汉字不造新字就要用词组，实际上是叠加出的新字），若非如是观，分解“量”和“子”去理解就很困惑。古代用特定字对应专用概念也是传统，如勾、股在几何上有特定意义非如字的本义，佛学名词更多此类用法，《笑傲江湖》把琴谱误以为剑谱也是玩这个梗。

量子被误会为如原子、电子那样的粒子，就是这个原因，翻译不恰当导致。我们说电子是量子化的，不说电子是量子，就能避开这个误解。电子的量子化，是指它其实没有固定的形状，可以变幻莫测，甚至可以分裂成几部分或一片模糊，如电子云，但只要它与其他物质发生相互作用，就一定是整份的量，之前不知在哪里的部分，都会归于一起，从而测量得到的作用效果，永远是这个整体一起的效果。什么远方纠缠之类，只是一个量子的分部，不能单独发生作用，一旦要与其他物质作用，就必然合成一体——若这都能破，就不是量子理论。

TonyDeng

能否通俗易懂的解释什么是量子？与我们熟知的分子、原子、电子是什么关系？

关于无限细分的典故有好多个，比如战国时期的《庄子·天下篇》中描述的：“一尺之棰，日取其半，万世不竭”，也有古希腊时期的“芝诺悖论”，还有之诺悖论演绎的“阿喀琉斯追龟辩”，都说明了我们的物质世界都可以无限细分，尽管古人并不知道微观世界是个如何的样子，但超前的思想无不令我们佩服，那么是正确的吗？

一、紫外灾变

十九世纪末科学家已经意识到，物质的表观温度与它内部的微观粒子活动剧烈程度有关，而只要微观粒子在运动中，那么就会有宏观的温度表现，这种表现将会以电磁辐射方式向周围发射，比如我们站在一块烧红的钢铁旁边，瞬间就会感受到它澎湃的热量！

如上图，这块钢板因为加热端在另一侧，因此整块钢板的温度分布是不均的，而这个现象最早在牛顿时代就已经被发现了，因为牛顿用三棱镜将太阳光分解成了七色，其实完全不止，只不过我们肉眼能看到七色而已。

不过比较可惜的是牛顿并没有深究七色光分解的单色光的相对亮度有什么奥妙，一直到200多年后的十九世纪五十年代之后，才有科学家将物体的亮度分布与频率分布图精确绘制出来。在这个基础上，1879年和1884年斯洛文尼亚物理学家斯特藩和奥地利物理学家玻尔兹曼独立发现了热力学中的著名定律：黑体在单位面积、单位时间内辐射的总能量与内体本身的绝对温度T的四次方成正比：

在玻尔兹曼这棵大树下，维恩和瑞丽-金斯分别推出了符合部分波段辐射能量计算的经典公式。

从上图中我们可以看到维恩公式在短波长辐射上的计算是几乎是完美的，而瑞利-金斯公式则在长波辐射上计算跟观测完美匹配的。

但用随着辐射频率上升，瑞利-金斯公式的计算结果能量密度迅速上升，最终达到∞大的恐怖结果，显然这是不可能的。而频率上升，在可见光趋向紫色光谱甚至紫外，这就是所谓的“紫外灾变来历”

二、普朗克与他的能量子论

普朗克注意到了这两个经典公式之间的窘境，他从1894年开始研究黑体辐射，一直都想把两个公式统一起来，推导出黑体辐射的全频段普适公式。当然我们现在都知道了普朗克将能量“量子化”以后完美的解决了这个问题，使得普朗克成为量子力学的开山鼻祖之一，在这一点上他应该不能忘记上文提出现过那个天才玻尔兹曼的帮助。

普朗克的能量子假设，完美的解决了黑体辐射的问题同时还解决了固体的比热问题。

普朗克的计算结果与实际结果完美契合，但当时普朗克并没意识到他已经开创了一个全新的不同于以往的世界，这个世界并不是连续的，而是一份份的！而这个超前的理论一直到数年后才被逐渐接受，并且普朗克因此获得了1918年的诺贝尔奖。

三、这个一份份的世界，还包括哪些？

这副秒杀现代任何明星普朗克侧脸照上的中文标注已经描绘出了世界的真谛，我们这个世界是不连续的，无论是能量、时间还是距离，还有物质，尽管不能无限细分，但至少我们摸到了部分物质世界的尽头，发现了物质世界最小的砖块：

以及粘合这些砖块的水泥

费米子就是物质最小的单元砖块，玻色子就是粘合这些砖块的水泥，那么这么多最小的分割单元中哪些是量子哪些又不是量子呢？

如果从广义上来区分，量子就是物理学中物体不可分割的最小部分，但它并不代表某种粒子，准确的说用量子化来描述这个量子会更精确一些，比如前文将黑体辐射的能量量子化，比如时间也可以量子化（普朗克时间，时间的最小单位），长度也可以量子化（普朗克长度，长度的最小单位），甚至电子的自旋也是量子化的。

星辰大海路上的种花家

个人认为，微观世界的量子性，与宏观世界的系统性是一样的、有其共同性，即它们都是一个功能体，具有内部结构，并且以内部结构来维持其内部运动。只不过微观世界有微观世界的特性（量子性——波粒二象性、纠缠现象、叠加态等），宏观世界有其宏观世界的特性（系统性）。

从功能角度看，宏观与微观并没有严格的区别，比如波粒二象性，是微观粒子的性质，但有的人认为，宏观物体也存在这种性质，只不过宏观更趋于粒子性，而波动性太微弱了。宏观世界可以分为几层，宏观物体的系统性有弱有强，一个系统也有大与小，比如人体是一个复杂的高级的系统，星系是一个大的系统，而宇宙最大的系统就是宇宙本身。微观世界，科学家发展光的发出是一份一份的，而不是连续的，这就对了，我们可以试想一下，假设光是连续的，也就是说光可以无限地分割，那么，光还有内部结构吗？没有内部结构，光还有内部运动吗？没有内部运动，违反了辩证唯物主义的“一切物质都是运动”的观点，光也就不成为物质，即也就不存在了。

假设宇宙中存在最初的统一的原始物质，比如像弦理论所说的，那么这些弦也是有结构、无时无刻不在运动的。这些弦的不同组合，构成了人类到现在为止所认识的60多种基本粒子。这些基本粒子只是相对于人类的认识程度而言的，并不是客观的最小、最为基本的粒子。

弦理论，是对的，因为它用物质的运动的观点来解释宇宙的本源。弦理论又是初级的，因为它并没有打破人类固有的思维认识方式，弦相对于人类认识的60几种基本粒子来说，它是更为微观物质，而这60几种基本粒子相对于弦来说，是“宏观世界”，弦构成这些基本粒子，并不是简单的堆积，而是有不同的组合机制的，就是说，最为基本的弦，为什么、是怎样组合成不同功能的60几种基本粒子的？

惠舒旅社老板

下面我就用最通俗的方法给大家介绍一下什么是量子。

相信大家对家里用的自来水并不陌生，当我们打开水时就会形成水流，这就是宏观上的运动。当我们逐渐将水嘴关小的时候就会发现，水流也会逐渐变细，最后形成滴水的断流。也就是说这时候的水必须满足一滴水的水量时才会继续往下滴，而形成往下的流动运动。在微观世界的运动中，人类也同样的发现了存在着类似于这种滴水断流的运动现象，即在微观世界的运动中，微粒子最后也要满足一定的量，并以这个量为单位继续运动。而这个基本的量就是我们平时所说的量子。也就是说所谓的量子，其实很近似于宏观滴水断流运动中的水滴。它本身并不是一个独立的物理学的粒子，它只是微观运动中的一个最基本的量化单位。

關鍵字: 量子 地说 科学