□ 萧耐园

上帝在掷骰子吗？
——漫谈量子

□ 萧耐园

2016年8月16日凌晨，我国成功发射首颗“墨子号”量子科学实验卫星，这颗卫星将用于开展远距离的量子通讯实验。这是我国在高科技领域的又一个世界领先项目。“量子”这个词成了热门话题。这个词早在一百多年前已经出现，而且还与天文学密切相关。

量子观念的提出

自从17世纪以来，“一切自然过程都是连续的”这条原理，似乎被认为是天经地义的，正如我们从A点直线跑到C点，总会经过中间的B点一样。或者，我们不会看见黄果树大瀑布的跌落不是连续的，而是间隔成一段一段的。然而，普朗克说：“必须假定，能量在发射和吸收的时候，不是连续不断，而是分成一份一份的。”量子就是能量的最小单位。在两个能量的最小单位之间，是能量的禁区。

通常我们以为，任何物体总是无限可分，如果有一把刀，总是可以把一个东西一切两半，再把每一半一切两半，永远切下去，把东西分了又分，以至无穷。但事实上不是这样，物体微粒，分到最后，总是呈现一份一份的，没法再分下去。能量也是这样，也是一份一份的，也有最小的份额。这种性质是著名德国科学家、量子力学的创始者之一马克斯·普朗克首先发现的。

按照现代物理学的观点，物质和能量在本质上是同一种东西。早在1905年9月，当时的德国科学家阿尔伯特·爱因斯坦完成了一篇论文，提出了质能关系式，即能量E、质量m和光速c之间满足：E=mc2，这就证明了质量与能量相当。……