量子究竟是什么?用最简单的方式解释给你听
量子究竟是什么?用最简单的方式解释给你听
我們所看見的世界是宏觀世界,而宏觀世界的一切,都是由微觀世界的粒子所組成。
意思就是你所看到的人、草、狗還是房子、金子、車子,
這些都是由一些肉眼不可見、更小的單位所組成。
以上兩段話,幫大家複習一下國中理化!
【量子是目前發現最小的微觀粒子?】
那量子到底是什麼?
有些人會以為量子是一個粒子,像以前課本當中我們所學的電子、質子或中子一樣,認為量子就是更小的一個圓球體,屬於一種微觀粒子。
但實際上,量子的定義其實是一種「單位」,是各種基本粒子中,一個最小量的單位,不可再被分割。例如:光的基本粒子,就稱為光量子。但同時要注意的是,光量子,是粒子哦!
聽起來又有點混亂了對吧?
舉個比較一般能理解的名詞試試看:
在台灣,新台幣最小的單位是一元硬幣,應該沒有人用5角交易了吧?
一個一元硬幣,我們就稱為「一元」。
圓形的是一元硬幣本人,「元」不是圓形,它只是單位。
或許當我們用英文來看,就比較能理解量子的定義:
【Apieceof cake】>>【一片蛋糕】
【Aquantumof energy】>>【一量子能量】
總而言之,量子並不是一種粒子,而是這個物理性質的「量值」。
【不連續的能量】
量子並不是一種粒子,而是這個物理性質的「量值」?
這句話是什麼意思呢?
在宏觀世界中,我們所接觸的物理量值都是連續的值。
例如長度、質量、熱量、溫度等等,這些物理量值在中間的任何一個數值都是有意義的,例如:在110公分當中,你可以找到1.5公分、3.1415公分,這些數值都存在,也都有意義。沒錯,我也這麼覺得!
那什麼是不連續的?
也就是我們前面提到一個很重要的詞「不可再被分割」的東西!
例如:10個人當中,不會有1.5個人,也不會有3.1415個人這樣的數值,所以人的物理量值就是屬於不連續的,1個人如果要增加,下一個單位就是2個,這就是最小且不可再被分割的單位。
在科學家的實驗觀察中,發現微觀世界的物理量值都呈現出不連續的現象,例如:粒子的能量變化、電子自旋角動量等等
可是在古典力學當中,我們接觸的物理量值都是連續的,突然說微觀世界的能量是不連續的,反而一時之中大家都不知道該如何反應。
於是發現這件事的物理學家普朗克
就給了這一份一份的能量一個單位量詞:
「量子」
也就是說,在這個物理性質的「量值」就是由「量子」的整數倍所組成的離散值,物理量的數值是固定的,而不是任意值。
【這跟我理解的量子力學有點不同?】
「平常我們所聽到的量子力學、量子穿隧、量子糾纏等等的神奇名詞,聽起來量子就像是一顆粒子啊?」
诶
我們一般聽到「量子」這個詞,確實不是用於做計算單位!
(畢竟我們不是物理學家,並不會用於計算)
前面提到量子是基本粒子的單位,所以在口語上,大多用來代表在微觀世界裡的這些基本粒子,而不限定一定是光子或是電子。
而像量子力學等名詞代表就是基本粒子就共同擁有的特性或現象。
例如量子糾纏,就是其中一種量子之間會產生關連的現象。