解读“量子”,它到底是什么?是基本粒子吗?
随着量子力学的不断发展,“量子”的概念越来越多地出现在了人们的视野当中,各大新闻媒体,报纸,人们的茶余饭后,都会有“量子”的出现。而与量子有关的量子通信,量子计算机,量子纠缠等等,也不断涌现出来。
一夜之间,量子好像与高科技挂上了关系,甚至出现了“量子阅读”,可以拥有过目不忘的超能力。
说了这么多,量子到底是什么?它是一种基本粒子吗?
其实量子一点也不神秘,早在一百多年前就被提出来了。简单讲,量子并不是某个具体的物体或者粒子,它是一种物理概念。
不割分割的最小物理量,就被称为“量子”。也就是说,如果一个物理量存在最小的不可再分的基本单位,那么这个物理量就是可量子化的,这个最小单位就是量子。
用宏观物体来打个比方,如果把全人类看做一个物理量,那么这个物理量就是可量子化的,而我们每个人就是物理量的最小单位,也就是“量子”因为一个人当然是不可能分成半个人,不然就不是人了。
量子的概念并不难理解,最难理解的是与量子有关的概念,与我们生活的宏观世界大相径庭,完全违背了我们的日常认知。
举个例子,在日常生活中,我们感知到的事物变化总是连续的,比如说太阳的东升西落,虽然很缓慢,但那是一个连续的变化过程。
还有,你从一个地方到另一个地方,整个过程是连续完成的,即便你是一直跳跃到另一个地方,你的跳跃也是连续的。
但是在微观世界就不一样了,微观世界的变化并不是连续的,而是有间隔的,是离散的。
就拿电子在原子核外围的轨道来说,虽然电子随机出现在原子核外面,但并不是想到哪都行,电子有特定的能级轨道,只能从一个轨道跃迁到另一个轨道,而不能跃迁到两个轨道之间。
而且,电子的跃迁是直接“瞬移”过去的,根本没有移动的过程。就像远处一辆汽车向你驶来,汽车从远处直接瞬移到你面前,你肯定一脸懵逼,无法接受这样的方式!
还有,光子是一种能量,在传递的过程中,只能传递特定量的能量,只能一份一份地传递,而不能半份半份地传递,这也说明能量也是离散的,不连续的。
最诡异的恐怕还是量子纠缠现象,两个处于纠缠态的粒子无论相距多远,都可以瞬间感应到对方状态的变化,从而做出相应的改变。
利用量子纠缠现象,就有了量子通信技术。其实很多人对量子通信技术有误解,认为量子通信就是超光速传递信息,其实不是这样的。量子通信主要是利用量子纠缠的特性,开展“量子密钥分发”技术,整个过程并不传递任何信息,只是为了让信息在传递的过程中更加安全。
在信息传递的过程中,一旦有人想偷窃信息,纠缠中的粒子的纠缠态立刻会发生坍缩,偷窃行为就会被发现!