看到「量子」二字,很多人都以為它和原子、分子一樣,是一種粒子。 但這里,我要糾正一個(gè)誤區(qū):量子不是粒子。 量子不以實(shí)體形式存在。 換句話說,沒有哪個(gè)物質(zhì)叫做「量子」。 那我們平時(shí)說的「量子」、「量子力學(xué)」是什么呢? 我們只要看看身邊的樓梯就懂了——兩層樓之間,人站的高度,在0米和3米之間,雖然可以是連續(xù)的,但你若站在樓梯上,就只能有有限個(gè)可能的高度。 兩層樓之間的高度雖然是連續(xù)的,但樓梯的高度是離散的 要么20cm,要么40cm、60、80……,而不會(huì)有13.2厘米這樣的高度。 換句話說,你所站位置的高度是一份一份增加的。每一份的大小都是確定的、不能隨意選擇的。 把一個(gè)數(shù)值變?yōu)殡x散、分立的量,就是「量子化」。 氫原子的電子云分布。它只有特定的一系列電子云結(jié)構(gòu),對應(yīng)的能量是離散、不連續(xù)的。 以前,人們認(rèn)為氫原子外部的電子軌道和太陽系的軌道一樣,可以處在任何半徑處,所以電子所帶的能量也是連續(xù)的。然而,氫原子的離散光譜是無法用連續(xù)半徑的軌道所解釋的。同時(shí),這樣的軌道會(huì)使得電子向外輻射能量,從而很快墜入原子核。 所以,科學(xué)家提出了「軌道量子化」的概念。認(rèn)為軌道對應(yīng)的角動(dòng)量不是任意選取的,而是某個(gè)值的整數(shù)倍。這就是量子化。 后來根據(jù)薛定諤方程,我們可以準(zhǔn)確求解氫原子的電子云的能量,得到的結(jié)果也同樣是離散、分立的。 雖然后來量子力學(xué)的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了離散、分立的范疇,但若要談及「量子」這個(gè)詞的來源,還需要從這里看起。 |
|