它不是一個具體的粒子，但它構(gòu)建了我們生活的世界
量子力學(xué)是微物理的基本理論框架。它自提出100多年以來，在物理學(xué)基礎(chǔ)和應(yīng)用的各個方面都取得了一次又一次的成功。從九章量子計算機原型的發(fā)布，到廣域量子保密通信技術(shù)在實際應(yīng)用中條件成熟的證明，中國科學(xué)家這幾年在量子科技領(lǐng)域取得了長足的進(jìn)步。
量子力學(xué)的建立使人類對世界的認(rèn)識從宏觀走向微觀。這是近400年來現(xiàn)代科學(xué)史上的一次革命性飛躍，也是公認(rèn)的上個世紀(jì)最偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一。
在我們了解量子力學(xué)之前，我們需要弄清楚什么是量子？我們復(fù)雜的物理世界是如何由微觀粒子組成的？
量子不是“子”，而是一個物理概念，物質(zhì)是由原子組成的，原子是由原子核和電子組成的，原子核是由質(zhì)子和中子組成的。那么什么是量子粒子呢？它與電子、質(zhì)子和中子相比如何？
事實上，量子只是一個物理概念，而不是一個物理對象。如果一個事物有最小的、不可分的基本單位，我們就說它是可量化的，并稱之為最小的可分單位量子。所以量子不是一個真正的粒子。
例如，當(dāng)我們計算人數(shù)時，我們可以有一兩個人，但不能有一半。另一個例子是，當(dāng)人們踏上舞臺時，他們只能走一兩步，不能走半步。所以對于人數(shù)的統(tǒng)計來說，一個人就是一個量子；對于一步一步，一步就是一個量子。
同樣，電子是陰極射線中最小的單位，所以我們可以說電子是陰極射線的量子。光子是光的量子，一束光必須至少有一個光子，否則就沒有光。
上述例子是物質(zhì)成分的量子化，另一個是物理量的量子化。假設(shè)您駕駛的是“量子汽車”，您只能以5公里/小時、20公里/小時或80公里/小時的速度行駛，并且這些值之間的速度是不允許的。換擋時，你突然從5公里/小時跳到20公里/小時，速度的變化是瞬間的，你很難注意到加速的過程。能量值由連續(xù)任意變?yōu)殡x散具體，且存在固定的最小值，其他值只能是最小值的倍數(shù)。這叫做物理量的量子化。
科學(xué)研究證明，在每原子和分子中，電子的能量都是量子化的。不僅能量，而且電荷、磁矩、角動量和許多其他物理量都被量子化。
物質(zhì)組成和物理量的量子化表明量子化是微觀世界的本質(zhì)特征，量子力學(xué)已成為科學(xué)家描述微觀世界的基本理論。
量子力學(xué)出現(xiàn)后，傳統(tǒng)的牛頓力學(xué)被稱為經(jīng)典力學(xué)。舉例說明“量子”與“經(jīng)典”的本質(zhì)區(qū)別。經(jīng)典世界的特點是，物體的物理量和狀態(tài)在某一時刻完全確定：晶體管不是開就是關(guān)，而且完全確定。也就是說，經(jīng)典信息不是0就是1，沒有歧義。
但在量子世界中，物體的物理量具有不確定性和概率性，這種不確定性與實驗技術(shù)無關(guān)。它是量子世界的本質(zhì)特征，不能被消除。
