量⼦,是什么概念,谁能通俗的讲⼀下!
量⼦定bai义;⼀个物理量如果存在最du⼩的不可分割的基本单位zhi,则这个物理dao量是量⼦化的,并把最⼩单位称为量⼦。在物理学中,指⼀个不可分割的基本个体。其基本概念为所有的有形性质是可量⼦化的,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。
通俗的来说,按物理运动规律的不同,将遵从经典运动规律(⽜顿⼒学,电磁场理论)的那些物质所构成的世界称为“经典世界”,将遵从量⼦⼒学规律的那类物质所构成的世界称为“量⼦世界”,“量⼦”就是量⼦世界中物质客体的总称。
它既可以是光⼦、电⼦、原⼦、原⼦核、基本粒⼦等微观粒⼦,也可以是BEC、超导体、“薛定谔猫”等宏观尺度下的量⼦系统,其共同特征就是必须遵从量⼦⼒学的规律。
量⼦两个特性;微粒性,科学上将10的负8次⽅以下的微观世界称为量⼦⼒学,在这个研究范围的理论结果与传统物理学理论是完全不⼀样的。⾼频共振特性,量⼦每秒钟可以达到上亿次的⾼频震动,并和⼈体的体液以及细胞核外电⼦产⽣共振,达到剥离⼈体细胞毒素。
扩展资料;
量⼦⼒学就是在克服早期量⼦论的困难和局限性中建⽴起来的,在普朗克—爱因斯坦的光量⼦论和玻尔的原⼦论的启发下,法国物理学家L.德布罗意分析了光的微粒说与波动说的发展历史,并注意到⼏何光学与经典粒⼦⼒学的相似性,根据类⽐⽅法设想实物(静质量m≠0的)粒⼦也和光⼀样。
具有波粒⼆象性,且这两⽅⾯必有类似的关系相联系,⽽普朗克常数必定出现在其中。他假定与⼀定
能量E和动量p的实物粒⼦相联系的波(称为“物质波”)的频率和波长分别为ν=E/h,λ=h/p,称为德布罗意关系式。
参考资料;百度百科--量⼦
就以激光为例吧bai:
我们都知道,⾼能激光可以熔du化⾦属。
那么问题来了:激zhi光对⾦属的加热是连续dao的吗?
从宏观上看,激光对⾦属的加热显然是连续的:⾦属温度是1°C、1°C慢慢地“平滑”地增加上去的,表现在数学上则是:⾦属的温度和激光赋予⾦属的能量之间的关系随激光功率的变化构成了⼀根平滑的曲线。
但是,当我们把⾦属被加热1°C的过程不断细分,即将激光赋予⾦属的能量的单位不断细分的时候,我们能把这个过程最终拆分到以1个光⼦对⾦属加热的温度增量为单位,再往下显然就没法再拆了,因为正常情况下你根本没法拆掉单⼀的光⼦。
此时,上⾯那根曲线就不再平滑⽽是变成了台阶状,每个台阶代表着⼀个光⼦带给⾦属的能量,即,⾦属接受能量的度
此时,上⾯那根曲线就不再平滑⽽是变成了台阶状,每个台阶代表着⼀个光⼦带给⾦属的能量,即,⾦属接受能量的度量单位是1个光⼦且⽆法继续拆分!⽽光⼦就是微观状态下考察激光加热⾦属的量⼦(作为终极计量单位的粒⼦)。
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量⼦⼒学很⾼端,看不懂?今天就⽤最通俗的说法给你整明⽩!
归零者
我们都知道《相对论》与《量⼦⼒学》作为近代物理学的两⼤⽀柱,这两⼤理论的提出圆满解释了20世纪的两多乌
云:“麦克尔逊莫雷实验”与“⿊体辐射”。
相对论的创⽴者是爱因斯坦,1905年爱因斯坦在德国的《物理学年鉴》上发表了划时代的科学论⽂《论运动物体的电动⼒学》,“相对论”问世,⾸次提出了相对时空观。“相对论”分为“狭义相对论”与“⼴义相对论”,主要区别在于是否考虑万有引⼒。
《量⼦⼒学》主要是研究微观粒⼦,这⼀学科的奠基⼈是普朗克,他⾸先提出了"能量⼦"的概念。同时爱因斯坦受到启发,提出了"光量⼦"概念,圆满解释了"光电效应",在尔后还有许许多多的科学家,⽐如:狄拉克⽅程、海森伯不确定性原理、德布罗意(物质波)、玻尔、玻恩、薛定谔等,他们共同建⽴了这样的理论。
对于⼤部分来说,相对论可以算是相对来说⽐较容易理解的,量⼦⼒学就让⼈⼀头雾⽔了,唯⼼主义?今天我们就来⽤最通俗的说法来了解⼀下“量⼦”!
量⼦的波粒⼆象性
看到“量⼦”这个词,许多⼈在“不明觉厉”之余,第⼀反应就是把它理解成某种粒⼦。但是只要是上过中学的⼈,都知道我们⽇常见到的物质是由原⼦组成的,原⼦⼜是由原⼦核与电⼦组成的,原⼦核是由质⼦和中⼦组成的。那么量⼦究竟是个什么⿁?难道是⽐原⼦、电⼦更⼩的粒⼦吗?
其实不是。量⼦跟原⼦、电⼦根本不能⽐较⼤⼩,因为它的本意是⼀个数学概念。正如“5”是⼀个数字,“3个苹果”是⼀个实物,你问“5”和“3个苹果”哪个⼤,这让⼈怎么回答?正确的回答只能是:它们不是同⼀范畴的概念,⽆法⽐较。
量⼦这个数学概念的意思究竟是什么呢?就是“离散变化的最⼩单元”。
什么叫“离散变化”?我们统计⼈数时,可以有⼀个⼈、两个⼈,但不可能有半个⼈、1/3个⼈;我们上台阶时,只能上⼀个台阶、两个台阶,⽽不能上半个台阶、1/3 个台阶。这些就是“离散变化”。对于统计⼈数来说,⼀个⼈就是⼀个量⼦。对于上台阶来说,⼀个台阶就是⼀个量⼦。如果某个东西只能离散变化,我们就说它是“量⼦化”的。
跟“离散变化”相对的叫做“连续变化”。例如你在⼀段平路上,你可以⾛到1⽶的位置,也可以⾛到1.1⽶的位置,也可以⾛到1.11⽶的位置,如此等等,中间任何⼀个距离都可以⾛到,这就是“连续变化”。
显然,离散变化和连续变化在⽇常⽣活中都⼤量存在,这两个概念本⾝都很容易理解。那么,为什么“量⼦”这个词会变得如此重要呢?
因为⼈们发现,离散变化是微观世界的⼀个本质特征。
微观世界中的离散变化包括两类,⼀类是物质组成的离散变化,⼀类是物理量的离散变化。
先来看第⼀类,物质组成的离散变化。例如光是由⼀个个光⼦组成的,你不能分出半个光⼦、1/3个光⼦,所以光⼦就是光的量⼦。阴极射线是由⼀个个电⼦组成的,你不能分出半个电⼦、1/3个电⼦,所以电⼦就是阴极射线的量⼦。
在这种情况下,你似乎可以拿量⼦去跟原⼦、电⼦⽐较了,但这并没有多⼤意义,因为它是随你的问题⽽变的。原⼦、电⼦、质⼦、中⼦、中微⼦这些词本⾝就对应某些粒⼦,⽽量⼦这个词在不同的语境下对应不同的粒⼦(如果它对应粒⼦的话)。并没有某种粒⼦专门叫做“量⼦”!
再来看第⼆类,物理量的离散变化。例如氢原⼦中电⼦的能量只能取-13.6 eV(eV 是“电⼦伏特”,⼀种能量单位)或者它的1/4、1/9、1/16 等等,总之就是-13.6 eV除以某个⾃然数的平⽅(-13.6/n^2 eV,n可以取1、2、3、4、5等),⽽不能取其他值,例如-10 eV、-20 eV。我们不好说氢原⼦中电⼦能量的量⼦是什么(因为不是等间距的变化),但会说氢原⼦中电⼦的能量是量⼦化的,位于⼀个个“能级”上⾯。每⼀种原⼦中电⼦的能量都是量⼦化的,这是⼀种普遍现象。
发现离散变化是微观世界的⼀个本质特征后,科学家创⽴了⼀门准确描述微观世界的物理学理论,就是“量⼦⼒学”。现在你可以明⽩,这个名称是怎么来的,它其实是为了强调离散变化在微观世界中的普遍性。量⼦⼒学出现后,⼈们把传统的⽜顿⼒学称为“经典⼒学”。
对普通民众来说,量⼦⼒学听起来似乎很前沿。但对相关专业(物理、化学)的研究者来说,量⼦⼒学是个很古⽼的理论,已经超过⼀个世纪了!
量⼦⼒学的起源是在1900年,德国科学家普朗克(Max Planck)在研究“⿊体辐射”问题时,发现必须把辐射携带的能量当作离散变化的,才能推出跟实验⼀致的公式。在此基础上,爱因斯坦(Albert Ein
stein)、玻尔(Niels H. D. Bohr)、德布罗意(Louis V. de Broglie)、海森堡(Werner K. Heisenberg)、薛定谔(Erwin R. J. A. Schrdinger)、狄拉克(Paul A. M. Dirac)等⼈提出了⼀个⼜⼀个新概念,⼀步⼀步扩展了量⼦⼒学的应⽤范围。到1930年代,量⼦⼒学的理论⼤厦已经基本建⽴起来,能够对微观世界的⼤部分现象做出定量描述了。
现在,你即使不知道量⼦⼒学的具体内容,⾄少知道“量⼦”这个词的意思了吧?
双缝⼲涉实验
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追问
感谢⼤佬的详细解答,但我看了⼏遍,给我的感觉就是:量⼦,是⼀个数学概念!它不是⼀个物质性的东西!
我举个例⼦,如果把⼀个⼈作为基本单位,那我可不可以说:⼗个⼈,就是⼗量⼦⼈?同理,我可不可以说:⼗量⼦阶梯?⼗量⼦苹果?
那所谓量⼦⼒学,也就是说将“⼒”细分到最⼩单位,⼀量⼦的“⼒”,也就是“⼒”的最⼩单位咯?
追答
不对的,
什么是自然数你把那篇⽂章的含义机械化地理解了。
按照通俗理解,可以认为量⼦是偏重数学概念,因为现代物理就是以数学为基础,与数学密不可分。数学可以⽅便抽象及演化各种物理现象——包括未知的、现在仍未观察到的物理现象。所以,⼤致地,你可把量⼦的“量”理解为量化客观物质。
现在来说说你理解错误的地⽅:
现在来说说你理解错误的地⽅:
1. ⼗个⼈,就是⼗量⼦⼈?同理,我可不可以说:⼗量⼦阶梯?⼗量⼦苹果?
⼗个⼈,统计学意义上,可以理解成是⼗量⼦,也即⼗个统计单位——⽽不是物质的⼈!
同理,⼗个阶梯、⼗个苹果,都是⼗个统计单位,⽽不是指客观实在的⽔泥物体或者植物果实。
2. 那所谓量⼦⼒学,也就是说将“⼒”细分到最⼩单位,⼀量⼦的“⼒”,也就是“⼒”的最⼩单位咯?
同样的,这⾥量⼦⼒学也可以理解成数学概念,⽽不是纯粹的衡量⼒的单位,如⽜顿公⽄等,不能那么理解。
为什么在“⼒学”前边冠以“量⼦”呢,是因为这门⼒学是微观世界的⼒学,它与宏观世界不同。
拿原⼦的电⼦能级轨道举例来说,电⼦能量变化是“跃迁”式的,就是⽂中说的:
电⼦能量变化是“阶梯状的”,
只能是-13.6 eV的1/4、1/9、1/16 等等,⽽不能是1/2,1/3等。
换句⽐较容易听得懂话说,就是
电⼦从低能级跳到⾼能级,要么能量变为原先的4倍,要么9倍,要么16倍...,变为原先的1.2倍,2倍,2.6倍,3
倍,3.25倍或者10倍是不存在的。
这就是离散变化,离散是相对“连续”来说的。相对来说,4倍,9倍,16倍,25倍...,就是离散变化,⽽1.1倍,2.3
倍,2.4倍,10.1倍这样的,可以理解成“连续变化”,或者说平滑变化。
不变则以,⼀变就是固定“量级”,这就是量⼦的特征。⾄于“⼒学”,在微观的世界中,电与磁、光与重⼒场都属于⼒学范畴,量⼦⼒学就是⽤量⼦的数学概念来研究这些⼒学现象。这有别于宏观世界⽆处不在的“渐变”,⽐⽅常⽤的电磁铁,可以把电磁⼒转化成公⽄衡量的⼒,⼤约常⽤的控制机构可以精确地调节电磁场强度达到到0.1公⽄级别的吸⼒精确控制。但是对于微观世界,0.1公⽄就是各⾮常⾮常巨⼤的概念了,若把“电⼦伏特”类⽐于0.1公⽄,就是它的亿分之⼀乃⾄⼗亿分之⼀了,所以在这个世界⾥,即便电⼦的能量是⾄少4倍的“跳跃式”变化,对于宏观世界来说,也是根本⽆法察觉的。
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