“量子”到底是什么?为什么量子力学中,上帝要掷骰子?( 二 )


首先你得思考一下 , 能量是怎么传递的 。 把一杯热水放凉 , 是因为热水把自身能量传递给了周围的空气分子 。

热水分子运动比较剧烈 , 而空气分子运动比较柔和 , 当热水分子撞击到空气分子 , 就会把动能传递给空气分子 , 进而导致运动程度降低 , 所以热水才慢慢变凉 。 这就是能量传递的过程 。

不难发现 , 能量的传递过程无非就是依靠物质之间的相互作用 , 比如分子之间碰撞 。
在热水放凉的过程中 , 温度从80℃降低到20℃ 。 温度降低是一个连续的过程 , 中间会经历从20℃到80℃之间的任意一个温度值 。 比如50.654℃ , 35.6521℃……等等 。
这就意味着在热水放凉的过程中 , 能量的传递是连续变化的 。
热水放凉是宏观世界的能量传递 , 但在微观世界 , 能量的传递并不是连续的 , 而是间断的 。
我刚才已经强调过 , 能量的传递依靠的就是物质的相互交换 。
既然已经到了微观世界 , 那这里面的物质很有可能就是最小的物质 , 比如基本粒子 。

基本粒子就是最小的粒子 , 不能再细分了 。
而微观世界所有的能量传递本质上都是依靠基本粒子相互交换来实现的 , 比如光子 。
光子只能是一个 , 两个 , 三个…… , 没有二分之一 , 三分之一 个 光子 。 所以一个光子携带的能量就是微观世界能量传递过程中的最小单位 。

假设一个光子携带的能量的大小是A(hv)那么能量传递只能说是1A , 2A , 3A这样的递增过程 。 不存在1.2A , 1.236A , 2.58A……这样的过程 。 所以能量传递的过程并不连续 , 而是有间隔的 , 这个间隔就是1A 。
1A代表的就是能量的最小单位 , 我们赋予这种现象一个新的物理术语 , 这就是:能量量子化 。

所以量子代表的就是一种不可再分的基本单位 。 在微观世界 , 只要是不可再细分的概念 , 都可以叫做量子化 , 比如光子就是不可再分的基本粒子 , 所以光子也叫光量子 。
【“量子”到底是什么?为什么量子力学中,上帝要掷骰子?】这种不可再分的 , 非连续的量子概念 , 在微观世界十分普遍 , 是微观世界的基础现象 , 而量子力学正是研究微观世界的理论 , 所以量子力学才由此得名!

推荐阅读