量子是什么？我們簡單理解為最小的“東西”，小到無法分割的“物質(zhì)”。

原子光譜的謎團

大部分物質(zhì)是由分子構(gòu)成，不同分子由不同原子或數(shù)量組成，原子又由原子核和核外電子組成，每種原子都有自己的光譜，原子光譜是原子中的電子在能量變化時發(fā)射或者吸收的特定頻率的光波。

如圖所示，激發(fā)原子中的電子至高能狀態(tài)，電子躍遷時所發(fā)射的光波，經(jīng)過分光儀后分散的光譜，按照電磁波理論，這些譜線應該是連續(xù)的，就像彩虹那樣顏色和顏色之間應該是連接的，而不是一條一條的散開來，這個迷題讓無數(shù)科學家解不開。還有光電效應和黑體輻射之謎，這里就不舉例了。

小知識：每個原子的光譜都不一樣，原子光譜就像人類的“指紋”，每個指紋對應著一個人。

量子化的假設(shè)

1900年德國科學家普朗克提出石破天驚的假設(shè)，“電磁波輻射的能量不是連續(xù)的，而是一份一份的傳播”，在當時的世界觀看來這說法太“玄幻”了，有點“離經(jīng)叛道”的感覺，就連普朗克本人都質(zhì)疑該的理論。

隨著普朗克更深入的研究與思考，提出電磁波輻射的能量最小單位是hν，這個單元成為能量量子，既然它是最小的單位，那么輻射的能量將是hν的倍數(shù)化。即輻射的能量多少為：E = hν ~ 2hν ~ 3hν ~ 4hν……

hν：h為普朗克常數(shù)，h=6.626×10?3?J?s，這么看似乎沒感覺有多小，但換成數(shù)字為：h=0.0000000000000000000000000000000006626J?s，小到無法想象。

ν為電磁波頻率。

雖然普朗克本人也覺得不太靠譜，加上許多科學家的質(zhì)疑，也難怪太不可思議了，但是他提出的量子化假設(shè)卻把科學引進了量子物理。該假設(shè)卻成為量子革命的開端。

量子力學的建立

愛因斯坦曾經(jīng)評價“普朗克提出了一個全新的，從未有的概念，能量量子化概念”。為了研究量子問題，海森堡、玻恩和約爾丹創(chuàng)造出矩陣力學，思想出發(fā)點針對波爾模型中的許多觀點，比如電子的軌道、頻率等都不是可以直接觀察的。同一時間薛定諤根據(jù)微觀粒子的波動性創(chuàng)造出波動方程來描述粒子的運動規(guī)律，建立起波動力學。

波爾模型：波爾提出了電子在原子核外面的量子化軌道進行繞原子核運動。電子躍遷到另外一個軌道后會發(fā)射或吸收能量。比如電子吸收能量后，會躍遷到離原子核更遠的軌道上運動。

剛開始時海森堡和薛定諤兩方互相排斥，但是兩方的理論都能解釋相同的物理實驗現(xiàn)象，這就有點說不過去了。到了1926年狄拉克運用數(shù)學原理把矩陣力學和波動力學統(tǒng)一起來， 先讓“兩派”結(jié)合形成有邏輯的、能融洽的理論體系，統(tǒng)稱為量子力學。兩年后再把愛因斯坦相對論引進量子力學，比如接近光速的運動電子，應該用相對論量子力學去解決。

波粒二象性

上面簡單的介紹了量子力學的假想和建立，下面我們來介紹粒子的基本知識。

楊氏雙縫干涉實驗

如上圖，用一種顏色的光平行照射S縫，通過S′和S″兩縫后在最右邊屏幕顯示出一系列條紋。條紋展開如下圖，

明顯可以查看到明暗的干涉條紋，證明了光具有波動性。光從兩縫通過后，波峰和波峰疊加形成亮條紋（圖上白色條紋），波峰和波谷疊加形成暗條紋（圖上黑色條紋），類似于日常生活中的兩個水波疊加現(xiàn)象。人們認為光是通過“光量子”傳播，光子也是一種粒子。光具有波粒二象性。

1.量子的“詭異” —— 神奇的干涉條紋

平常生活中人們對波動的干涉理解為，必須具備兩個波源相互影響，波峰疊加形成亮條紋。比如水波的干涉，必須有兩個水波才能形成干涉。用楊氏雙縫實驗辦法，經(jīng)過電子發(fā)射搶發(fā)射一束電子，屏上也會顯示出干涉條紋。

講到這里，很多人可能說發(fā)射一束電子，由于電子具有波的性質(zhì)，大量的電子相互干涉產(chǎn)生干涉條紋似乎沒有什么可奇怪的。的確也沒什么奇怪的，但是接下來再做一個實驗，這次把電子槍調(diào)一下，一次只發(fā)射一個電子，按照我們正常的思維，那么這個電子肯定會穿過其中的一條縫射在屏上，還能發(fā)生干涉條紋不成？

這可不一定了！電子一個一個的發(fā)射，等到上一個發(fā)射完打到屏上，在繼續(xù)發(fā)射下一個電子，剛開始電子雜亂無章的在屏上呈現(xiàn)，但是隨著發(fā)射越來越多電子的時候，屏上竟然出現(xiàn)了干涉條紋！我看看下圖

第一張發(fā)射了7個電子，沒什么規(guī)律似乎隨便分布，第二張發(fā)射了100個電子，也沒看出什么，隨著發(fā)射3000、20000、70000后，到了第五張圖明顯出現(xiàn)了干涉條紋！這究竟是怎么回事呢？電子是自己和自己干涉的嗎？無論是一起發(fā)射還是一個個的發(fā)射，干涉條紋都一樣。用其它的粒子來做實驗也是這個結(jié)果，得出結(jié)論：單個粒子也能表現(xiàn)出波動性。隨著中子、質(zhì)子及原子等粒子都證明具有波的性質(zhì)，最后確定了所有實物粒子都具有波粒二象性。

結(jié)論是有了，但還不知道為什么會這樣！

2.量子的“詭異” —— 喜歡捉迷藏的電子

不知道上面的雙縫實驗中，大家有沒有想到一個問題，電子究竟是從哪個縫穿過到屏上的？會不會是電子的“分身術(shù)”，一分為二同時從雙縫進去，并且發(fā)生干涉？為了搞清這個科學家想到了一個辦法，那就是在兩縫后面都裝上光子探測器，由于電子會散射光會被光子探測器捕捉到。比如電子從縫1穿過，則縫1附近會有閃光，縫2也一樣道理。

實驗也是一個一個的發(fā)射電子，等上個電子打到屏上再發(fā)射下一個，實驗結(jié)果是電子要么從縫1穿過要么就是從縫2穿過，所謂的“分身術(shù)”并沒有，電子如果從縫1穿過，那么就會落在縫1后面的位置，如果從縫2穿過就落在縫2后面位置，但是干涉條紋卻不見了！只有縫1和縫2對應的兩條紋。

有科學家不甘心，認為是通過光子探測器觀測的緣故，由于光子會和電子碰撞干擾，導致干涉條紋消失，所以把光的強度調(diào)的很小，但是發(fā)現(xiàn)觀測到的電子老老實實的落在單縫后面位置，而沒被觀測到的電子就落在了雙縫干涉位置！簡直無法置信！

再來一個實驗，這會的不調(diào)光的強度了，調(diào)光的頻率，公式p=hν/c，頻率越低光子的能量和動量就很小，干擾因素很低，這會雙縫干涉條紋又出現(xiàn)了，但由于頻率低和電子碰撞散射的光子完全模糊，已經(jīng)看不清電子從哪個縫穿過了，這會科學家也很無奈。

公式：根據(jù)E=mc2，E=hν，p=mc。得出：p=E/c=hν/c

似乎電子在玩“捉迷藏”，當你看它時就老老實實的落在所穿過的縫后方，不看它時就落在雙縫干涉條紋的位置，無論怎么都不會讓你發(fā)現(xiàn)它的運行軌道。

3.量子的“詭異” —— 量子糾纏

愛因斯坦和幾個同事發(fā)表論文提出量子的糾纏態(tài)，沒錯，又是愛因斯坦，他除了是相對論的創(chuàng)始人同時也是量子力學的奠定人之一。具體的論文表達了：有一定關(guān)系的一對粒子，無論距離有多么遠，只要對其中的一個粒子進行測量，可以瞬間影響到另外一個粒子的屬性。

一對粒子無論距離有多遠也能夠做到瞬間反應！愛因斯坦稱其為“幽靈般超距作用”，簡單理解為有一對粒子，一個在地球，另一個在銀河系外面，當我們對這個粒子測量時，銀河系外面的粒子馬上做出反應改變狀態(tài)，它們究竟是通過什么“傳遞信息”呢？這種傳遞速度連光速都無法比擬。

科學也經(jīng)過多次實驗驗證量子糾纏現(xiàn)象，但至今未能解釋其原理。

總結(jié)與思考

微觀世界的粒子性質(zhì)是如此神奇，“干涉條紋”、“捉迷藏的電子”和“量子糾纏”簡直讓人無法理解。電子的捉迷藏中，哥本哈根派解釋其實電子是不存在的，只有我們測量或觀察的時候才存在，愛因斯坦回答“你是否相信，我們沒有看月亮時候，月亮就不存在了”，愛因斯坦說的也有道理，但也不能完全排除哥本哈根派的說法。舉一個例子，我們拿來一個密封的空盒子，它里面什么都沒有，但是我們打開盒子來看，它里面就存在滿“光子”。

微觀世界之所以神奇是因為粒子的構(gòu)成因素，粒子之間都存在著波動疊加態(tài)，由于會受到外界因素的干擾，比如光、磁場等諸多因素都會疊加態(tài)退去，量子力學有個退相干理論，如果環(huán)境中有大量的粒子“干擾”，那么退相干的時間會相當快，幾乎是瞬時的，這個得到了科學的證實并且可以計算出退相干的時間。

這個結(jié)論想想都不可思議，根據(jù)量子糾纏超距和退相干因素，我們每個人都是跟宇宙聯(lián)系疊加在一起，由于退相干原理使得我們才可以保持著“整個人”的狀態(tài)！那么粒子間是通過什么作用疊加在一起呢，用宏觀物理角度是無法尋求答案的。

如果把量子不是實物粒子而是一股能量，比如電子，這股能量來自量子空間的局域震動（振幅小擴散，振幅大吸收），也是有質(zhì)量的，“光子”也是一樣（詳細理論請查看我寫的宇宙新模型與12維空間），由于“光子”本身能量結(jié)合電子能量形成更大質(zhì)量的能量體，導致能量不易散播，干涉條紋也就沒有了，電子由于能量/質(zhì)量變大具有實物粒子的特征，造成退相干現(xiàn)象。

量子糾纏中，所用的傳遞信息是“振幅”更小的量子局域空間，至低于光振幅的1/4，所以超光速傳遞，“實物基本粒子”能量/質(zhì)量太大，遠遠達不到這個速度，再怎么加速也無法達到，如果假設(shè)真的超過了光速，這個空間支撐不了將會破裂開，跟量子糾纏傳遞原理不一樣。如果想不通就慢慢想，思維上的理論，只作為參考非一定正確。

注：三維空間為基礎(chǔ)的思考。避免了M/弦理論的科幻和多維空間的煩惱。

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