什么是量子?与我们熟知的分子、原子、电子是什么关系?

2020-07-06 19:51

量子力学自从1900年被普朗克提出后,经过了一百多年的发展,现在已经完全融入我们的生活中了。

量子力学是信息革命的巨大引擎。人们一提到量子力学首先会问什么是“量子”。量子是类似电子,光子的微观粒子吗?

分子,原子,电子是具体的粒子,量子只是符合某一特征的粒子总称。比如光子就是光量子,是量子的一种!

普朗克当初提出能量量子化的概念只是基于黑体辐射实验而拼凑出的概念。他一直认为量子的概念只是过渡的。

在20世纪之前,科学家认为能量的释放和吸收必然是连续的。这也是牛顿力学造成的惯性思维。

为此普朗克另辟蹊径,用一种分立的,间断地,具有基本单元的量子概念解释能量的非连续性,这也就是能量量子化。

在微观粒子中,如果一种物理量具有基本单位,且不可再分,那么就可以用量子表示这种物理量。

当电子释放能量时,并不是连续渐进地释放,而是以光子作为基础单位,每次释放的能量都是单一光子能量的整数倍。

光子的能量E=hv,v是光子的频率,h是普朗克常数。而光子每次释放的能量只能说E=nhv,n必须为正整数。所以电子释放的能量只能是hv、2hv、3hv……

如果按照连续性思维,从hv到2hv之间比然存在无数个连续的能量值。就好比说1到2之间还存在无数个数。

然而事实却是从hv到2hv之间没有任何过渡,所以hv就是一个基础单位,这种跳跃式释放能量就是非连续的。

这种非连续概念也体现在电子的能级跳跃上。按照经典力学的设想:电子从低能级到高能级,必然会一个连续的过渡运动。但是事实却是电子的能级跳跃是不连续,且没有过渡过程。

在量子力学中,微观粒子总是在相互作用,比如碰撞,湮灭,吸收等。而这些行为或多或少地产生能量,而能量的形式绝大部分都是以光子形式体现出来。比正反物质湮灭,β衰变,电磁辐射都是释放光子。而光子的能量形式正是量子化的。

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