量子是“子”吗

  中评社北京2月8日电/据人民日报报导,“遇事不决,量子力学”,一句网络流行语的调侃,侧面反映出近年来量子科技的突飞猛进。从前沿研究到日常生活,越来越多人对量子产生了兴趣。那么,量子到底是什么?

  量子不是一种粒子,而是一种性质。具体而言,当一种事物是不连续变化的,我们就说这种事物是量子化的,把它的最小单元称为量子。例如,在日常生活中常见的上台阶,我们只能上一个台阶、两个台阶,而不能上半个台阶。

  量子化是微观世界的本质特征。在宏观世界里连续变化是大多数,但在微观世界里,不连续变化才是默认值。

  例如,光是由一个个光子组成的,可以有一个光子、两个光子,但不可能有半个光子。原子中电子的能量只能取某些特定的值,不能连续变化,所以这些可取的能量值叫作能级。此外,粒子的电荷、角动量、磁矩等物理量,在大多数情况下也都是量子化的。

  因此,描述微观世界物理规律的科学就叫作量子力学。这是由德国物理学家普朗克在1900年开创的,后来经过爱因斯坦、德布罗意、海森堡、薛定谔、狄拉克等许多科学家的努力,成为物理学的两大基础理论之一。

  世界上,几乎找不到与量子力学无关的地方。世界的存在,即原子的稳定性。观察原子结构可以发现,原子是由带正电的原子核与带负电的电子组成的。电子为什么不落到原子核上去?实际上,按照传统的物理学,电子必然会落到原子核上,如果这样,原子就不可能稳定存在,我们所知的世界也就不可能存在。量子力学“拯救”了原子,量子力学决定了原子中电子的能级有个最小值,电子最低只能在这个能级上,不能再往下掉。因此,电子不会落到原子核上。