理论教育 量子现象解释:整或零原理确实存在

量子现象解释:整或零原理确实存在

时间:2023-11-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:在本书的第三章曾经提到,量子现象的发现是从普朗克的黑体辐射研究工作开始的。也就是说,好像光就是以一种“粒子”的形式来传播的。这种现象就被称为“量子现象”。从这些观察里,我们就能得到一个结论:就是在微观世界里,光子的生成和湮灭都必须符合一种“整或零原理”。其实不但光子是如此,电子也是如此,电子的反粒子正电子也是如此。所谓粒子的相互作用,其实就是这个“整或零原理”的具体表现。

量子现象解释:整或零原理确实存在

让我们先回顾什么是“量子现象”。在本书的第三章曾经提到,量子现象的发现是从普朗克黑体辐射研究工作开始的。普朗克发现光的辐射能量不是连续的,而是由许多极小的单元组成。这些辐射能量的最小单元就被称为一个光的“量子”。从这些工作的结果,人们就认为光是以一个一个“光子”的形式把能量从一个物体传到另一个物体上去。也就是说,好像光就是以一种“粒子”的形式来传播的。

在几年以后,爱因斯坦研究光电效应时又发现,当一个原子里的电子吸收光的能量时,它也有一个最小的单元,这个最小的单元与普朗克发现的光的量子相等。所以,当原子被光照射时,它里面的电子要么就吸收整个光量子的能量,要么电子就不会吸收任何光的能量。也就是说,当光子与一个电子相互作用时,光子的能量必须全部吸收;而且,当这个光子的能量被电子吸收后,这个光子就湮灭了。这种现象就被称为“量子现象”。

反过来说,当一个原子里的电子从一个高能级轨道跃迁到一个低能级时,它会产生一个光子,而这个光子的能量也正好等于这个电子在两个轨道之间的能级差。也就是说,电子释放出的能量全部都到了这个新产生的光子身上。

因此,在自然世界里,不管是光在真空里的传播,还是光与电子的互动中,光都是以一种量子的形式来参与的。在这个过程中,参与的光能量有一个最小的单元(也就是一个“光子”),不能分割。我们可以说,光子里包含的能量是命运共同体:同生共死。要么整个光子被吸收(或者诞生),要么没有改变。光子就像生活在一个数字化的世界里,只有0与1的两种状态。(www.daowen.com)

从这些观察里,我们就能得到一个结论:就是在微观世界里,光子的生成和湮灭都必须符合一种“整或零原理”。不过,从上面的事实可以看出,把量子化的光波当作一种粒子只是为了说明光的能量的传播是以一种相等于数字化(digitized)的形式来进行的。

其实不但光子是如此,电子也是如此,电子的反粒子正电子也是如此。我们甚至可以把这个结论推广到宇宙中的所有粒子。所谓粒子的相互作用,其实就是这个“整或零原理”的具体表现。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈