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  1. 究竟什么是量子?如何理解量子?

究竟什么量子?如何理解量子?

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。

量子并不神秘。首先,我们要清楚最基本的几个概念:

量子不是粒子,量子力学与玄学没有任何关系,也与神学和唯心主义没有任何关系。量子力学有一套清晰的数学框架,是描述微观世界亚原子运行的指导书。量子力学最基本的三个概念就是叠加态、测量,量子纠缠态。

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量子是现代物理才有的一个重要概念。最早是由普朗克提出的,用于描述自然界规律的基本单位。量子,其实是一个数学概念,是“离散变化的最小的单元”。

一个物理量,如果存在最小的不可分割的单位,那么我们就说这个物理量是量子化的。简单的说,量子是能表现出某物质或物理量特性的最小单元。量子力学就证明了宇宙中不可能存在无限小的东西。哲学上的不能解决的终极问题,就这样被科学所解决了。

那么,量子的概念是如何产生的呢?1900年10月,由于普朗克解释黑体辐射现象,将维恩定律加以改良,又将玻尔兹曼熵公式重新诠释,得出了一个与实验数据完全吻合普朗克公式来描述黑体辐射。

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普朗克提出能与观测结果很好地符合的简单公式,实验物理学家相信其中必定蕴藏着一个尚未被揭示出来的科学原理

普朗克从导出的黑体辐射公式中,成功定义了普朗克常数,并把以量子方式进行的电磁辐射波动的每个量子称为作用量子。量子成功解决了黑体辐射的实验现象。

之后,爱因斯坦又运用光量子解决了光电效应(光电效应,是物理学中一个重要现象。在高于某特定频率的电磁波照射下,某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流,即光生电。光电现象由德国物理学家赫兹于1887年发现,而正确的解释为爱因斯坦所提出。科学家们在研究光电效应的过程中,物理学者对光子的量子性质有了更加深入的了解,这对波粒二象性概念的提出有重大影响。)的实验规律,因为这一重大的科学贡献,诺贝尔物理学奖被颁给了爱因斯坦。

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到了21世纪,量子力学还铸成了诸多高科技成果。例如半导体和超导现象等等。

再到后面就是熟知的量子通信。不过量子通信和传统的量子理论还是有所区别的。其背后的量子密钥分发可以建立安全的通信密码, 通过一次一密的加密方式可以实现点对点方式的安全经典通信. 这里的安全性是在数学上已经获得严格证明的安全性,,这是经典通信的方式迄今为止做不到的。