量子是什么

量子是什么 作为一个普通人，“量子”到底是什么？

简单的说：量子就是构成我们这个世界的最小量。

所以说这个世界的物质和能量是不可以无限分割的。

量子物理学的开创者是普朗克，他在研究黑体辐射时发现，如果能量是一份一份的辐射出来的话，就能很好的解决使用经典物理学的计算误差。

普朗克对于一定频率ν的辐射，物体只能以hν为能量单位吸收或发射它，h称之为普朗克常数。

换言之，物体吸收或发射电磁辐射，只能以量子的方式进行，每个量子的能量为E=hν，称为作用量子。

从经典力学来看，能量不连续的概念是绝对不允许的。

普朗克这个名字命名了很多与量子有关的数据：普朗克尺度----最小的长度，其值约为1.6x10的-35次方米，比这个再小的长度在物理学里是无意义的。

大约为一个质子的1/10。

普朗克时间----最短的时间，其值约为10^-43s秒，比这个再短的时间在物理学里无意义。

这也是宇宙大爆炸的第一个时刻。

普朗克温度-----热力学的最高温度。

约为10^32K。

这是宇宙大爆炸的第一个时间间隔（普朗克时间）的温度。

高于这个温度无意义。

量子世界的物理规律是反人类直觉的。

量子叠加态：可以同时为1和0，直到对它进行测量为止。

量子纠缠态：一对纠缠中的量子，在无限远的距离里，如果对其中一个量子进行了测量为1，另一个量子态立即就会成为0，不需要任何传递时间。

需要强调的是，但这并不违法相对论。

海森堡测不准原理：粒子的位置与动量不可同时被确定，一个微观粒子的某些物理量，不可能同时具有确定的数值，其中一个量越确定，另一个量的不确定程度就越大。

类似的不确定性关系式也存在于能量和时间、角动量和角度等物理量之间。

量子力学里最好玩的就是薛定谔的猫这个思想实验：在一个盒子里关着一只猫，用一个放射性原子作为开关，这个原子半衰期为1个小时（1个小时内，原子衰变的几率为百分之五十），如果衰变了就会打开开关放出毒气，就会毒死猫，当然，如果不衰变猫就活着。

猫的死活决定在放射性原子是否衰变上，但是不观察放射性原子就不知道原子的状态（叠加原理），原子同时处于1（衰变）和0（不衰变）的状态。

猫难道同时处于死和不死的状态？难道看一眼（观测）就能决定猫的生死？这是薛定谔对量子力学的质疑。

但量子的叠加态确实存在，而且状态由观测决定。

我国的量子加密通讯就是利用了这一原理进行的。

大致说这些……量子真好玩……老铁们，双击666……

“量子”这个概念已经越来越多的出现在我们的生活中。

你听到过“墨子”号量子科学卫星上天，也时不时会见到媒体报道量子计算机又有了新的突破。

除了这些，一些卖保健品的家伙为了让自己的产品听起来吓人，动不动也会贴上“量子”二字，比如量子茶杯、量子鞋垫、量子什么什么共振仪……若是你问问那些推销保健品的“什么是量子？”他们的回答会暴露出他们对量子的一无所知。

除了保健品骗子乐意用“量子”为自己贴金，神棍也乐意拿“量子”粉饰自己。

比如，臭名昭著的“量子佛学”，用一些量子概念为自己粉饰，骗取更多的信徒而已。

想知道什么是量子，千万不要听宗教徒和卖保健品的。

我曾见过一卖量子保健品的广告，居然认为量子是一种粒子，是比质子、电子还小的粒子。

这种连量子是什么都不知道的骗子，居然还能拿量子骗到那么多人，可见大多数普通人对“量子”是一无所知的。

郭光灿院士在批判网上流传的量子隐身衣时曾提到怎么鉴别一个东西是不是量子的，方法是：看它有没有用到量子的相干、有没有用到量子的叠加，如果没有就不能冠上“量子”标签。

在这里我就围绕着什么是叠加谈一下量子。

量子的概念出现在1900年，德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时发现，只有认为能量是不连续的，即一份一份的，才能将理论和实验数据完美的结合起来。

这里一份一份不连续的能量，就是能量的量子化。

这个概念的提出在当时是很大胆的，因为人们觉得黑体辐射出的能量值只能是某个最小值的整数倍是不可思议的，连普朗克都对觉得这是孤注一掷。

1905年，爱因斯坦用量子概念成功的解释了光电效应，量子概念开始被越来越多的人接受。

普朗克、爱因斯坦也因此获得了诺贝尔物理学奖。

在给出量子概念以前，有很多物理量是认为可以连续变化的。

比如1米的长度，平分为2分后，还可以继续平分下去，一直无限的平分下去。

1焦耳的能量，也可以无线的平分下去。

量子的概念给出后，人们才知道，物理量不是连续变化的，而是离散变化的。

比如刚才说的能量，黑体辐射出的能量是一份一份的；光子的能量是一份一份的；这时候就可以说能量是量子化的。

带电体所带的电荷量也是一份份的，都是一个最小值的整数倍，这就是带电量也是量子化的。

放眼到我们的生活中，也可以说有“离散”变化，比如有3个人、4个人，但不能有3.5个人。

从这里可见，量子并不是像质子、中子、电子那样的粒子。

什么又是叠加呢？一个比较有名的例子就是薛定谔的猫。

薛定谔的猫是这样的，一个封闭的箱子里有一只猫，一瓶剧毒物，一只榔头，榔头受放射性物质衰变的控制。

如果放射性物质衰变，榔头会击碎瓶子，这样猫就死了。

如果放射性物质不衰变，榔头就不动，瓶子完好，猫就是活的。

这里，猫只有两个状态：活态和死态，到底是或还是死，只有打开箱子才能知道。

打开箱子相当于是测量，测量到的状态只有两种：要么活要么死，不可能测量到半死不活的猫。

而用波函数描述猫的状态时，猫就是处于死态和活态的叠加态，可以理解为百分之多少的状态处于活态剩下百分之多少处于死态，这就是叠加。

能理解好什么是量子以及什么是叠加，对大多数人来说就可以进一步看量子方面的科普了。