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量子究竟是什么?

2016-9-17 15:56| 发布者: 一只虫子 |原作者: 倪鹏云

摘要: 今年8月,我国发布成功发射世界上第一颗量子卫星的新闻以来,引发网络包括我们科学网上对量子问题进行了广泛的讨论,并引伸出量子力学、量子信息、量子信号、量子通信、量子计算、量子存储、量子雷达、量子网络和量 ...
今年8月,我国发布成功发射世界上第一颗量子卫星的新闻以来,引发网络包括我们科学网上对量子问题进行了广泛的讨论,并引伸出量子力学、量子信息、量子信号、量子通信、量子计算、量子存储、量子雷达、量子网络和量子电磁波等一系列与量子有关的技术与概念。在上述大量讨论中,感觉对量子本身概念往往没有一个明确、清晰的表述,而使有关量子技术的讨论中也有一些相关概念难以讨论清楚或引起许多争论。本文试图对量子本身基本概念问题做一些分析与探讨。

   关于量子的定义,百度与360百科都有一个相似的说法:

   “一个物理量如果有最小的单元而不可连续的分割,就说这个物理量是量子化的,并把最小的单元称为量子”

   这一定义中的物理量应该是指一种物质的物理属性如能量、质量、动量等。具有“有最小的单元而不可连续的分割” 的物理量仍然是一种物质的特殊属性,如我们己知光材料发光是由于光源具有不连续能级的电子跃迁,发出一份一份具有最小能量单元的光子相干组合而成,所以合成光的能量是每一个光子能量的整倍数,具有不连续能量的量子特性,光子也常被称为光量子。这里就产生一个问题,如果按定义所说:量子是具有不可连续分割物理量的最小单元,那就应是一个光子的最小能量而不是光子本身。

   我们曾从哲学观点分析过物质与物质属性的严格区别:物质是相对于意识以外的客观存在,包括宏观世界的宇宙天体与地球上各种化学元素构成的物体、微观世界的各种实体粒子如电子、中子、质子等以及各种没有静质量的电磁波、光、引力场等;物质属性刚是区别不同物质千差万别的特性,如人是一种客观物质存在,通过人的年龄、性别、面貌、信仰等人的不同属性来区别不同的具体人。人与人的属性显然不是同一概念。光量子如果是指光子所具有的最小能量,则是光子的一种物质属性,如果是指光子本身,则量子也是一种粒子性物质存在,两者概念显然是不同的。所以,量子究竟是具有不可连续分割物理量的最小单元还是具有物理量不可连续分割特性的粒子物质?似不能含混!根据在量子力学和量子通信、量子计算等实际量子技术应用中所使用的量子概念来分析,量子还应是具有物理量不可连续分割特性的粒子,物理量不可连续分割特性可称为量子化的特性。量子力学是研究量子(粒子)之间的相互作用,量子通信是研究量子(粒子)状态变化承载信息的传输。

   除了上述有关量子基本概念问题以外,在大量量子应用技术讨论中似也还有以下一些有关量子的概念需进一步澄清与探讨:

   (1)量子是否仅在微观世界的各种微观粒子中才存在,宏观世界中是否也可能在某些物体中具有量子特性?

   (2)在微观世界中是否所有粒子都具有量子特性,都是量子?有没有例外?为什么?

   (3)在微观世界中的粒子的各种物理量如能量、质量、动量等是否都具有不可连续分割的量子特性,如何证实?

   (4)在不具有静质量的光、场、波、力等物质存在体中,我们已经证实了光子的量子特性和波粒二重性,其他如电磁波、引力波等是否也具有量子特性与波粒二重性?如何证实?

   许多问题我也确实不大清楚,欢迎有关专家指教,广大网友共同讨论!(倪鹏云)

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