天恒科普|量子是什么 ？
发表时间：2019-03-15
量子（quantum）是的重要概念 。最早是由物理学家M·在1900年提出的 。他假设中的是不连续的，只能取能量的倍，从而很好地解释了黑体辐射的实验现象。
后来的研究表明，不但能量表现出这种不连续的分离化性质 ，其他诸如 、、电荷等也都表现出这种不连续的现象 。这同以为代表的有根本的区别 。量子化现象主要表现在物理世界 。描写微观物理世界的物理理论是。
量子一词来自拉丁语quantus，意为“有多少”，代表“相当数量的某物质”。自从普朗克提出量子这一概念以来 ，经、、德布罗意、海森伯 、薛定谔、狄拉克、玻恩等人的完善 ，在20世纪的前半期，初步建立了完整的量子力学理论。绝大多数物理学家将视为理解和描述自然的基本理论 。
中文名 量子 适用范围 微观物理世界别
外文名 Quantum 名能 量子
定义
一个物理量如果存在最小的不可分割的 ，则这个物理量是量子化的 ，并把最小单位称为量子。量子英文名称量子一词来自拉丁语quantus ，意为“有”，代表“相当数量的某物质”。在物理学中常用到量子的概念 ，指一个不可的基本个体 。例如 ，“光的量子”（）是一定频率的的基本能量单位。而延伸出的 、等成为不同的专业研究领域。其基本概念为所有的有形性质是“可量子化的” 。“量子化”指其物理量的是离散的，而不是连续地任意取值 。例如，在中 ，电子的是可量子化的。这决定了原子的稳定性和发射光谱等一般问题。绝大多数物理学家将量子力学视为了解和自然的的基本 。
地说，量子是能表现出某物质或物理量特性的最小。
历史
在中，根据 ：能量是变化的，可以取任意值。19世纪后期，科学家们发现很多无法用经典理论解释。当时德国物理界于问题的研究 。1900年左右，M·试图解决黑体辐射问题 ，他大胆提出量子假设，并得出了 ，沿用至今。普朗克提出：像原子作为一切物质的构成单位一样，“”（量子）是能量的最小单位 。物体吸收或发射电磁辐射，只能以能量量子的方式进行。普朗克在1900年12月14日的德国物理学学会会议中第一次发表能量量子化、一个分子（mol）的数值及等。其数值比以前更准确，提出的理论也成功解决了黑体辐射的问题，标志着的诞生。
1905年 ，德国物理学家把量子概念引进光的 ，提出“光量子”（光子）的概念，并提出光同时具有和的性质，即的“” 。
20世纪20年代 ，法国物理学家提出“”概念，即一切物质粒子均具备；德国物理学家等人建立了量子；奥地利物理学家建立了量子。的发展进入了量子力学阶段。
1928年 ，英国物理学家完成了矩阵力学和波动力学之间的数学等价证明，对量子力学理论进行了系统的总结 ，并将两大理论体系——和量子力学成功地结合起来，揭开了的序幕。量子理论是的两大基石之一 ，从层面理解宏观现象提供了理论基础。
量子假设的提出有力地冲击了 ，促进物理学进入微观层面，奠基 。但直到现在，物理学家关于量子力学的一些假设仍然不能被充分地证明，仍有很多需要研究的地方 。
理论建立
是研究运动规律的学科，是研究 、以至和的结构和性质的基本理论 。
的突破首先出现在随的分布规律上 。1900年10月 ，由于解释黑体辐射现象，将维恩定律加以改良 ，又将公式重新诠释，得出了一个与实验数据完全吻合来描述黑体辐射。
普朗克提出能与观测结果很好地符合的简单公式，相信其中必定蕴藏着一个尚未被揭示出来的科学原理。
普朗克发现，如作如下假定则可从理论上导出其黑体辐射公式 ：对于一定频率ν的，物体只能以hν为能量单位吸收或它，h称之为。换言之，物体吸收或发射，只能以量子的方式进行，每个量子的能量为E=hν ，称为作用量子。
从来看 ，能量不连续的概念是绝对不允许的 。但是在诠释这个公式时，通过将物体中的原子看作微小的量子，不得不假设这些量子谐振子的总能量不是连续的 ，即总能量只能是离散的数值（的观点恰好相反）。普朗克进一步假设单独量子谐振子吸收和放射的辐射能是量子化的 ，这一观点严重地冲击了经典物理学。涉及和运动规律的根本变革 。
首先注意到有可能解决经典物理学所碰到的其他疑难的是 。他试图用量子假设去说明中碰到的疑难，提出了概念，认为就是由光量子组成。每一个光量子的能量E与辐射的频率ν的关系是E=hν 。采用光量子概念之后，光电效应中出现的疑难随即迎刃而解 。
至此普朗克提出的能量不连续的概念，才逐渐引起物理学家的注意 。就这样，一位谨慎的物理学家掀起了20世纪初量子的帷幕。
