量子(一)

​量子（quantum）

量子是现代物理的重要概念。即一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把最小单位称为量子。

它最早是由德国物理学家M·普朗克在1900年提出的。他假设黑体辐射中的辐射能量是不连续的，只能取能量基本单位的整数倍，从而很好地解释了黑体辐射的实验现象。

后来的研究表明，不但能量表现出这种不连续的分离化性质，其他物理量诸如角动量、自旋、电荷等也都表现出这种不连续的量子化现象。这同以牛顿力学为代表的经典物理有根本的区别。量子化现象主要表现在微观物理世界。描写微观物理世界的物理理论是量子力学。

一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把最小单位称为量子。量子英文名称量子一词来自拉丁语quantus，意为“有多少”，代表“相当数量的某物质”。在物理学中常用到量子的概念，指一个不可分割的基本个体。例如，“光的量子”（光子）是一定频率的光的基本能量单位。而延伸出的量子力学、量子光学等成为不同的专业研究领域。其基本概念为所有的有形性质是“可量子化的”。“量子化”指其物理量的数值是离散的，而不是连续地任意取值。例如，在原子中，电子的能量是可量子化的。这决定了原子的稳定性和发射光谱等一般问题。绝大多数物理学家将量子力学视为了解和描述自然的基本理论。

通俗地说，量子是能表现出某物质或物理量特性的最小单元。

波粒二象性

量子力学认为，任何物质既有粒子性，又有波动性，即任何物质都具有波粒二象性，于是就有所谓的物质波（也称德布罗意波），如电子波、中子波等。

粒子性

波以它的叠加、干涉、衍射、能量在空间和时间上连续铺展等特征而在通常概念中区别于具有集中质量的粒子，像雨滴、枪弹那样的粒子。可是，在20世纪初期，一些实验和理论表明，已确定为波的光，在和物质作用时，却表现出粒子的性质。

…在上述实验情况下，光的能量是不连续的，是量子化的。也就是说，光是量子，称为光子，它的能量是hv，h是普朗克常数，v是光的频率。

同光类似，一般称为声波的声音，当波长很短时，也明显表现为粒子，称为声子。不过声子只存在于物质中，是物质振动的集体效应，与光子是不同类型的。

因此，波又有粒子性，在碰撞时遵守能量和动量守恒定律。

…另一方面，静止质量不为零的微观粒子，在传播时也会具有波的特性。这样扩大了波的范围。