科学概念科普——量子
2024-6-3 09:22
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量子不代表一种或一类粒子,它属于物质或物理量在特定环境和条件下所呈现出的一种离散化状态或现象,其内涵不断衍变和扩展,包含了4个层次:
第一个层次的内涵是由普朗克提出、由爱因斯坦确立的。普朗克发现只有将电磁波辐射能量考虑成一份份的,才能解释黑体辐射中存在的矛盾。不过,最初普朗克并不认为量子真实存在,而只解决问题的方式。但爱因斯坦基于光电效应实验证实量子现象的实际存在,并基于光的量子现象衍生出光子的概念。
第二个层次的内涵是由玻尔建立的。玻尔为了解释原子结构的稳定性,提出了电子轨道的概念,原子中的电子轨道是确定的和非连续的,每个轨道具有确定的能级,而电子只能位于轨道上。该概念的进一步衍变,轨道变成一种唯象表述,而不具有客观实在性。
第三层次内涵是海森堡和玻尔建立的。海森堡基于测量对微观粒子的干扰,提出了测不准原理,它提出对于相关联的一对物理量(如能量和时间、动量和位置等),不能同时精确测量,其测量误差的乘积大于等于普朗克常数,这个理解实际上是常规的。玻尔在哲学上将这种理解进行了升华,提出了互补原理,认为在一定状态下描述微观粒子的一对关联物理量不是测不准,而是各自本身就不具有确定值,但其乘积却具有确定的值。
第四个层次内涵是玻尔建立的。玻尔为了解释爱因斯坦提出的鬼魅的非局域现象(量子纠缠),提出了混合态(叠加态)的概念。认为描述微观粒子的一些属性或物理量的状态值是不确定的,而是多种可能状态值的叠加,而一旦对这些属性进行测量就会坍缩成确定的状态值。
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