量子世界
2017-03-21史峰
学与玩 2017年2期
史峰
2016年8月16日1时40分,中国成功将世界首颗量子科学实验卫星(简称“量子卫星”)发射升空,世界为之震惊,量子也随之进入大众的视野。
量子是什么
伟大的科学家牛顿创造了经典力学,它可以测定一个物体的运动速度和运动轨迹。比如知道一个物体受到了哪些作用力,把这些力值代入牛顿研究出的计算公式,就能算出这个物体将以多快的速度沿着什么样的路线运动。
经典力学的计算公式可以计算宏观物体的速度和轨迹,比如一个皮球、一辆汽车,甚至是冥王星等,但这个公式却无法计算微观世界里微粒的运动速度和轨迹。一个物理量如果有最小的单元而不可连续地分割,就说这个物理量是量子化的,并把最小的单元称为量子。简单地说,就是把某物质不停地分,分到不能再分,那个最小的微粒就是量子。当然,可以分的东西不仅是有形的物质,还包括有能量的非物质。比如光是非物质,但它有能量,也可以不断地分,分到不能再分的那个光微粒就是光量子。
以量子的角度来理解,物质的变化其实就是能量的变化,即是量子在变化,能量就潜伏在很多微小的物质中,那么量子也可理解成最小的能量微粒,这可以说是“量子级的世界观”。
量子命运多(chuǎn)
经典力学理论在量子世界遭到挫折之后,一群打破习惯思维、大胆想象的年轻科学家开始寻找能解释量子运动变化规律的新理论,于1925年确定了量子科学这一领域。他们是时年25岁的泡利、24岁的海森堡、24岁的费米各、23岁的狄拉克,及年龄最大的36岁的薛定谔。……
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