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作為一個普通人,「量子」到底是什麼?

簡單的說:量子就是構成我們這個世界的最小量。所以說這個世界的物質和能量是不可以無限分割的。

量子物理學的開創者是普朗克,他在研究黑體輻射時發現,如果能量是一份一份的輻射出來的話,就能很好的解決使用經典物理學的計算誤差。

普朗克

對於一定頻率ν的輻射,物體只能以hν為能量單位吸收或發射它,h稱之為普朗克常數。換言之,物體吸收或發射電磁輻射,只能以量子的方式進行,每個量子的能量為E=hν,稱為作用量子。從經典力學來看,能量不連續的概念是絕對不允許的。

普朗克這個名字命名了很多與量子有關的數據:

普朗克尺度----最小的長度,其值約為1.6x10的-35次方米,比這個再小的長度在物理學裡是無意義的。大約為一個質子的1/10。

普朗克時間----最短的時間,其值約為10^-43s秒,比這個再短的時間在物理學裡無意義。這也是宇宙大爆炸的第一個時刻。

普朗克溫度-----熱力學的最高溫度。約為10^32K。這是宇宙大爆炸的第一個時間間隔(普朗克時間)的溫度。高於這個溫度無意義。

量子世界的物理規律是反人類直覺的。

量子疊加態:可以同時為1和0,直到對它進行測量為止。

量子糾纏態:一對糾纏中的量子,在無限遠的距離里,如果對其中一個量子進行了測量為1,另一個量子態立即就會成為0,不需要任何傳遞時間。需要強調的是,但這並不違法相對論。

海森堡測不準原理:粒子的位置與動量不可同時被確定,一個微觀粒子的某些物理量,不可能同時具有確定的數值,其中一個量越確定,另一個量的不確定程度就越大。類似的不確定性關係式也存在於能量和時間、角動量和角度等物理量之間。

量子力學裡最好玩的就是薛定諤的貓這個思想實驗:

在一個盒子里關著一隻貓,用一個放射性原子作為開關,這個原子半衰期為1個小時(1個小時內,原子衰變的幾率為百分之五十),如果衰變了就會打開開關放出毒氣,就會毒死貓,當然,如果不衰變貓就活著。

貓的死活決定在放射性原子是否衰變上,但是不觀察放射性原子就不知道原子的狀態(疊加原理),原子同時處於1(衰變)和0(不衰變)的狀態。貓難道同時處於死和不死的狀態?難道看一眼(觀測)就能決定貓的生死?

這是薛定諤對量子力學的質疑。但量子的疊加態確實存在,而且狀態由觀測決定。我國的量子加密通訊就是利用了這一原理進行的。

大致說這些……量子真好玩……老鐵們,雙擊666……


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