量子到底是不是物質,怎麼看到量子呢?

山楂檳小視頻


量子不是指特定的物質,就像「整數」也不是指特定的物質一樣。

我們從一個叫做「玻爾模型」的原子模型說起。這個模型甚至都沒有用到量子力學(因為那時量子力學還沒有起步),但它仍然有「量子化」的思想。在人們觀測到的氫原子光譜中,可以看到幾條明顯的、分立的譜線。也就是氫原子只會發出波長為122、103、97、95納米……這樣的譜線,而不會存在例如123.456納米這樣的光。

這種不連續性就引發的危機。因為之前的模型根本無法解釋這個現象。而玻爾模型則認為電子的「角動量」必須是某個值的整數倍。

「角動量」必須是某個值的整數倍

這就是「量子化」。「人數」也是量子化的,只能有一個人、兩個人、三個人,不存在2.1個人。這就是「量子化」。你可以將它看作一種思想、理論,但一定要記住,不存在「量子」這種物質。


章彥博


量子這個概念現在已經很流行了,有的人覺得量子就好像中醫裡的穴位一樣,是一種很神秘的事物。這主要是因為他們對量子力學的基本思想缺乏瞭解。

其實,量子是一個統稱,具體來說可以統稱任何微觀粒子。比如電子是量子,光子也是量子,中微子也是量子,質子也是量子……因此,量子本身肯定是物質。

至於說怎麼樣才能看到量子,這裡面是這樣的:

我們確實能看到量子,但實際上也破壞了量子的一些基本性質:量子疊加性以及波粒二象性。

作為量子來說,最基本的特性是所謂的量子疊加性。量子疊加性是很脆弱的,經受不住觀測。

另外,作為量子來說,還有波粒二象性。一旦被觀測,量子的波動性會消失,體現出粒子性;或者粒子性消失,體現出波動性。

所以,從這個意義上來說,量子確實還是比較神秘的。

當然了,從操作層面上來說,我們的肉眼是看不到量子的。我們的眼睛對單光子的響應很低,如果只飛過來一個光子——它就是一個量子,我們的眼睛是看不到的。同樣道理,如果只飛過來一個電子,我們的眼睛也是看不到的。

但是,所謂的“看到”,其實還可以使用儀器,因為科學儀器也可以認為是人類的眼睛的延伸,利用科學儀器,我們可以看到單光子或者單電子,這是沒有問題的。當然,目前的科學儀器要看到單箇中微子則是比較困難的,因為中微子與物質的相互作用的概率極低。


作家張軒中


量子到底是不是物質,那要看物質的定義是狹義的還是廣義的。是物理學意義上的還是哲學意義上的。

狹義定義是構成宇宙間的一切物體的實物,具有一定的性能(化學和物理特徵)。廣義定義(哲學意義)則是指獨立於人們的意識之外,又能為人的意識所反映的客觀存在。而量子是所有微觀粒子的統稱,能體現和甄別物質的性能特徵的最小單位到原子,比原子更為細分化的微觀粒子,則無法區分其化學性能。因此,在狹義定義上,量子不算是物質,而是組成物質的最小單位。在廣義定義上,量子是客觀存在,則可以視作是物質微觀形態


怎麼看到量子?

人的肉眼自然是無法直接看到量子,最多隻能看到量子集束,比如光線。單個光子無法直接形成視覺刺激。但是可以藉助設備和儀器以及一些特定的場能,對微觀粒子進行分離、觀測、靶向、捕捉等操作。比如高能物理對撞機(也稱粒子對撞機)將特定粒子流(質子、強子或電子等)加速對撞,觀測其能量、狀態變化,是否會產生新的粒子等現象。


姝子


量子是不是物質?量子,我們當然看不見,我們甚至連夸克都看不見,但它們確實存在。

量子是一個物理概念,沒有大小之分,量子的性質指其物理量的數值是特定的,而不是任意值。

一個物理量如果存在最小的不可分割的基本單位,則這個物理量是量子化的,並把最小單位稱為量子。

所以,一個光子就叫做量子。經典牛頓力學的一個假設是:物質的性質是可以連續變化的。當物理學家們發現這個觀念在原子範圍內失效時,他們不得不設計一種全新的力學體系——量子力學,以說明標誌物質的原子特徵的團粒性。

量子力學理論和相對論理論是現代物理學的兩大基本支柱,經典力學奠定了現代物理學的基礎,但對於高速運動的物體和微觀條件下的物體,牛頓定律不再適用,相對論解決了高速運動問題;量子力學解決了微觀亞原子條件下的問題。量子力學認為在亞原子條件下,粒子的運動速度和位置不可能同時得到精確的測量,微觀粒子的動量、電荷、能量、粒子數等特性都是分立不連續的,量子力學定律不能描述粒子運動的軌道細節,只能給出相對機率,為此愛因斯坦和玻爾產生激烈爭論,並直至去世時仍不承認量子力學理論的哥本哈根詮釋。

量子力學是一個物理學的理論框架,是對經典物理學在微觀領域的一次革命。它有很多基本特徵,如不確定性、量子漲落、波粒二象性等,在原子和亞原子的微觀尺度上將變的極為顯著。愛因斯坦、海森堡、玻爾、薛定諤、狄拉克等人對其理論發展做出了重要貢獻。

一些對量子力學不懂的人,胡說什麼量子力學顛覆了唯物主義,我可以告訴你們,這是他們的信口開河。意識影響物質,只是一個比喻,並沒有被主流科學界所接受。即使存在這種現象,也沒有顛覆唯物主義。唯物主義是以物質性為第一性,即使意識影響物質,也依然沒有推翻物質第一性。何況,意識也是一種物質的表達,沒有物質,何來意識?大量的確鑿的實驗,早就證明了有物質才能誕生意識,而不是相反。


懷疑探索者


我們都知道量子力學是研究物質世界微觀粒子運動規律的物理學分支,主要研究原子、分子、凝聚態物質,以及原子核和基本粒子的結構、性質的基礎理論。既然研究微觀世界(原子和分子),當我希望更直觀看到它是什麼樣子的。這是孔徑光柵顯微鏡拍攝錫原子中的電子排列視頻,原子核太小無法顯示出來。

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孔徑光柵顯微鏡拍原子


首先我想說的是,大家不要以為量子這個概念有多麼地難,多麼地抽象。真正難的和抽象的是描述量子的概念和理論,而量子本身我們可以通過一些很形象的方法來理解。

如果我們要認識物質,認識世界有兩個方面去研究:一方面是往大了研究,研究天體研究宇宙;另一方面是往小了研究,研究物質是由什麼組成的。量子的東西就是研究物質微觀機理的一種科學。

我們要研究微觀的東西,最先想到的一個問題就是物質是無限可分的嗎?如果不是無限可分,那麼對應的最小單位是什麼?想象一下我們拿到了一塊玻璃,我們拿錘子用力雜碎它,然後挑一塊小的碎片繼續砸。一直這麼進行下去,我們可以把玻璃砸到多小?我想這是很多人小時候都想過的一個問題。

圖1. 不同能量狀態的電子

答案是:物質不是無限可分的。物質的基本組成部分是一個叫做原子的東西。原子這個概念很早就在古希臘時期被一些哲人從哲學的觀點提出來了。科學意義上的原子的概念最小是科學家道爾頓提出來的。

那麼原子可以再往下分嗎?答案是可以的。但是與物質的性質息息相關的就是原子,不同種類的原子,它們的性質也各不相同。這就是我們常見的元素週期表。

原子再往下分,可以分為原子核和核外的電子,而原子核又可以分為質子和中子。這裡的質子、中子、電子就屬於量子的一種了。為什麼這樣說呢?因為這些粒子的性質我們用傳統的物理學已經解釋不了了,必須用一種新的物理學去解釋。科學家發展出了一整套理論去描述他們,對應的名字就叫“量子理論”。

除了電子、質子、中子等等,我們可以想得到的,光也是一種量子,叫做光子。

那麼這些量子有什麼神奇的性質呢?最典型的當然就是他們的不連續性了。所以才叫做量子嘛,是不是很容易理解。但除此之外,它們還具有波粒二象性、它們的能量以及其它的一些相關的物理量也是不連續的,而是一份一份的。這就是“量子”的更深一層的含義所在。

那麼我們能不能看得見量子呢?答案是可以的。隨著技術的發展,我們已經可以直觀地觀察到很多微觀的東西。正如前些年IBM公司的科研人員已經可以通過操縱原子擺出特定的圖樣。

圖2. 原子拼成的IBM圖樣

但IBM公司操縱的是原子。那我們能不能直接看到電子、質子、中子呢?這是比較有難度的。由於它們的波粒二象性,當我們試圖去直接觀測他們時,便會遇到衍射極限的問題。關於這方面的東西就不再往下深入了。儘管如此,我們還是可以通過一些特定的現象,去確認我們發展出來的量子理論的正確性,感興趣的朋友可以去了解一下。


量子驛站


量子,就是不連續的能量,一份一份的,不是連續的,當初普朗克就是這麼發明出這個概念的。當然他發明的這個概念實際上也經過了很多實驗觀測上的檢驗,各種微觀“物質”,如電子、光子等等真的是一份一份的能量,而不是連續的。

那麼這些微觀“物質”到底是什麼呢?已經有科學家在純理論上(數學上)得出,像電子這樣的微觀粒子可以理解為開弦的末端(超弦理論),再進一步,可以說微觀粒子是真空渦旋,也就是說各種量子,可能是真空渦旋或者渦旋組合。

量子,或許是一種超流體性質的真空的一種運動狀態。注意,量子本身只是真空的運動狀態,是狀態,或者說是不連續的真空能量,如果說真空不是物質的話,我們物質的概念就搞笑了,物質本身僅僅是不同的運動狀態。

我的認為是,物質還是與我們的“感應”有關,這個“感應”,因為感應到了“能量”,所以它就是物質,沒有感應就沒有物質。


探索貓


量子是物質又不是物質,我是當真說的。1.量子一般指光子,又叫光量子。光子雖不是物質但他是與物質有密切關係可互相轉化的,這關係就是愛因斯坦質能方程式,能量等於質量乘以光速的平方。

2.很多實物粒子有量子的特性,如電子具有粒子性又有波動性,所以把這類粒子形成的幾率波叫做“物質波”(又叫德布羅意波),這時的“量子”就是電子這種物質。


3.量子很小,肉眼看不見,但可用實驗間接地“看見”它們。如光電效應實驗(現在很多自動化控制的光敏元件都用到了這個原理),就是光子激發出了電子。把電子引入到磁場中,根椐電子的運動軌跡(可以用實驗裝置測得)又可計算出電子的電量和質量。而光子是不帶電的,光子在磁場中不發生偏轉。


沈大哥


根據次元論,量子是物質最小單位量,具有最小質量。量子力學的錯誤在於在研究最小量子時錯誤的研究進入最小質量內部,所觀測到的是最小物質內的能量體,以能量體為物質來研究得到的結果就是現在的量子力學。


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