韦德体育注册网页版 量子力学中的“量子”到底什么意思?是一种基本粒子吗?

宇宙时空探索 2个月前 (10-22) 阅读数 84 #科技

近年来,“量子”一词在我们的生活中频繁出现,从新闻报道到茶馆闲谈,从科技杂志到大众话题,我们似乎无法避开“量子力学”“量子纠缠”“量子通信”“量子计算机”等字眼。似乎一切与量子搭上边的事物,都变得异常高端、智能、尖端,而这一切都离不开一个共同的关键词——“量子”。

那么,究竟什么是量子呢?量子一词听上去与分子、原子、电子、质子等粒子非常相似,很容易让人误以为它也是一种具体的粒子。然而,量子并不代表一种具体的粒子。

量子并非我们想象中那般神秘,它并不是一个实体的“东西”,而是一种物理概念。简单说来,量子就是一种物理量中不可再分割的最小单位。

如果一个物理量能被分割到最小的、不可再分的基本单位,那么这个物理量就是量子化的,而这个不可再分的基本单位,我们便称之为量子。例如,假设将全人类视为一个物理量,那么这个物理量的最小单位便是“一个人”,不存在半个人,“一个人”便是全人类这个物理量的量子。再如,把“钱”看作一个物理量,钱的最小单位是“一分”,没有半分之说,所以“一分”就是钱这个物理量的量子。任何一个存在最小不可再分单位的物理量,都是量子化的,而那个最小的单位便是量子。

为何涉及量子的概念总显得难以理解呢?这是因为它们与我们日常所认知的世界不相符。在宏观世界中,我们观察到的事物变化是连续的,比如水慢慢沸腾、飞机逐渐升空、果实颜色渐变等。但在微观领域,由于量子的存在,它决定了物理量的变化不是连续的,而是呈现离散、跳跃的特性。

例如,原子中电子的能级轨道是量子化的,它限制了电子只能在特定的能级轨道间跳跃,而不能随意移动。这就好比你看到一架飞机在空中飞行,它不是连续移动,而是瞬间跳跃移动,这种观念是与我们常规认知相冲突的。

再者,以光为例,光也是量子化的,其最小单位是光子,即光的量子。光的能量是通过一份一份的光子传递的,因此光的能量传递也是不连续的。光的本质是特定频段的电磁波,因此电磁波同样可以量子化。科学界将10的负8次方以下的微观世界所遵循的力学原理称为量子力学,这一领域的理论与传统物理学(如牛顿力学、电磁场理论)有着天壤之别。因此,简而言之,量子力学是描述10的负8次方以下微观世界运动规律的科学。量子通信利用了量子纠缠的原理进行信息传递,而量子计算机则是处理量子信息、执行量子算法的物理装置。

量子的两个最显著的特性是量子叠加和量子纠缠。量子计算机和量子通信正是利用了这两个特性。量子叠加意味着一个量子可以同时存在于多种状态。以现实生活为例,我不能在家打字的同时在电影院看电影,因为这是两种不同的状态。但对于量子而言,在没有观察者介入的情况下,它可以同时处于多种不同的状态,也就是说,我可以在同一时刻既在家打字又在电影院看电影,同时还在咖啡馆喝咖啡。

或者以著名的思想实验,薛定谔的猫为例,猫可以同时处于生与死的叠加状态。量子拥有类似“分身术”的能力,可以在同一时间处理多种不同的任务。因此,利用量子叠加,我们可以实现计算机的并行计算。例如,分解一个300位的大数,用传统计算机可能需要15万年,而利用量子叠加技术并行运算,仅需一秒钟即可完成。这就是量子计算机的强大之处。

量子通信则主要利用了量子的纠缠特性。当多个量子互相作用后,他们的状态会形成一个不可分割的整体,所有受作用的量子将处于“纠缠态”。即便将这些量子分开至遥远的距离,它们的总体状态依然保持不变。

举个例子,假设有两个一起旋转的陀螺,一个顺时针旋转,一个逆时针旋转,然后将顺时针旋转的陀螺移至遥远的地方,当我们改变逆时针旋转的陀螺方向时,远处的陀螺也会同时改变旋转方向。处于纠缠态的量子之间仿佛有心灵感应,因此我们可以利用量子纠缠传递信息。同时,由于量子的不可克隆性和不可分割性,量子通信在安全性和效率上都远超传统通信方式。

评论列表
  •   信任自然可求真  发布于 2024-10-27 12:07:03  回复该评论
    自然绝对诚实/决定论,有确定性(真)复杂性,科学追求确定性/本质(求万变中不变的真理,能量守恒,物质不灭,1+1=2等)。研究“观测不确定性”为了提高观测精度,解释自然的“不确定性”“对称或然性”想干啥?为了解释不确定你妈是你妈?没有确定性如何利用自然?掷骰子结果确定,不观测就不能确定,观测不足的不充分演绎是概率,也不确定。花瓣飘零不是动量不确定,是大量的动量作用观测不足。空间连续可入,位置和速度的精度没有任何极限,pi计算到了万亿位还是没完。光粒子电荷质量大小不连续,是运动不连续吗??单个粒子观测困难,大量粒子有不确定分布,是粒子的运动不确定吗??不确定性原理肯定是骗!同与不同的确定性是科学认知的根本,“波粒二象性”祸害了这个人类认知的核心根基。绝对真理客观存在,人类诞生前月亮不运动吗?引力有没有?不言自明!……仰望星空信任自然的地心说需要认知进化,能否定绝对真理??地心说依据的现象变了吗?没有!号称相对真理是悖论斯坦蔑视自然欺师灭祖搞骗的伎俩。搞虚幻搞不确定,量子鬼学,好吗?———认知求真(确定性)是智慧,是人类追求生存目的的必需。解释不确定想干啥???
  •   信任自然可求真  发布于 2024-10-27 12:07:53  回复该评论
    ❌万能骗术无底洞:::—— 无中生有创造假说解释稀奇,你能证有吗?永远不可能。你能证无吗?永远不可能(时空无限,号称科技没达到)。解释稀奇号称证明,虽然是(悖论)骗,但你只好被迫证伪/无,进入万能骗术无底洞!!!………鬼把戏总是无法识破的,科学鬼把戏可以持续玩到人类灭绝!!!⭕️真善皆美!!!由真理得食物,善良是分配食物,没有真,善是不可能的。更爱真理是人类的最高智慧和希望。……… 终身搞悖论的爱因斯坦,雅称悖论斯坦,搞的是两头骗,万能骗,诱惑哲学复合骗,终身骗,祸害真理,当然只能是人类公敌!!一些人鼓吹骗子肯定有一种快乐,一种缺德愚蠢的快乐,骗子的温水煮了100多年了,人类社会难道不需要猛醒吗???
  •   信任自然可求真  发布于 2024-10-27 12:07:42  回复该评论
    ❌质能方程是一个鬼把戏!!!能量的具体内涵是动能和势能,是物理公理规定的物理概念。物质质量是其不变的本质,能量是物质相互作用和运动变化的度量,是变化现象。数学都是基于公理的演绎,超越公理的理解当然是虚幻。动能和势能,都是相对的,由相对速度相互作用力决定(质量不变),是质量体之间相互作用的度量,是物质变化现象,不是物质的本质,咋能与单体质量等效???场无质量居然有能量???质能等效是脱离基本公理的数学虚幻,欺师灭祖蔑视自然,祸害基本概念和认知方法。———有人知道悖论斯坦的狗屁能量内涵是啥吗???
  •   信任自然可求真  发布于 2024-10-27 12:07:21  回复该评论
    证实/证明理论是骗术:::需要证明的真理/理论是骗,号称证明真理/理论也是骗!!!真理理论是无法验证的。作为预测未来的全称命题(全时空),证伪当然有效,证明/证实当然无效。号称证明XX论和万有引力定律,一天证明10000次,有用吗???实验只是证明了具体现象真。号称证明公理,假说冒充公设,肯定都是骗。所有自然规律都是对过去的观测归纳,未来是不变的,这个不可能知道原因,只能信任自然。为自然存在(有无)找原因也都是骗。真理不证自明无法证明,需要验证的理论是骗,号称证明理论也是骗!!!——相对真理也是骗术,真理是客观存在的绝对真理,人类诞生之前没有人类的观测,月亮不运动吗???引力有没有???都是显而易见!仰望星空信任自然的地心说需要认知进化,能否定绝对真理吗???地心说依据的现象变了吗?没有!号称相对真理是悖论斯坦蔑视自然欺师灭祖搞骗的伎俩。
  •   信任自然可求真  发布于 2024-10-27 12:08:07  回复该评论
    量子纠缠笑话——宇宙浩瀚。。。物质质量普遍有力的相互作用,相对运动,是永远不变的真。⭕️邪门纠缠比找女朋友邪门太多了!!!!❌独此一女???独此一男???必须纠缠必然纠缠???❌如何找到独此一女???如何找到独女的独此一男???这种纠缠是万变中不变的真理吗?———观测归纳认知自然,从来如此,只能如此。在万变中寻求不变的真理,如,物质不灭,能量守恒,1+1=2等等。常常有人宣称,暗物质占XX%,只是人类观测不到!!………这和“鬼把戏”有区别吗???
  •   至高之火01  发布于 2024-11-04 04:21:53  回复该评论
    量子代表了时间和空间混元一体,是高维概念[点赞][点赞]

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