量子到底是什么？与我们熟知的分子 原子 电子是什么关系？

#了不起的基础科学#

黑体辐射

实际上，某种程度来说“量子”本身的含义，远不及它带来的革命重要。不过，在说这些之前，我们可以先来了解一下，“量子”是咋来的。

科学家发现，只要是温度高于绝度零度的物体都会发出辐射，这种辐射是以“电磁波”的形式发出来的。比如：人体就在时时刻刻向外辐射电磁波，之所以我们看不到，是因为这种电磁波不是可见光区域内的电磁波。

那这种现象为什么引发物理学革命呢？实际上，当时的科学家是在研究工业上使用的电灯泡的辐射问题（不要惊讶，当时刚第二次工业达到顶峰），它们管这个问题叫做：黑体辐射。黑体辐射具体是什么意思，在这里就不过多阐述了，因为讲了并没有太大的意义。科学家通过统计发现：

黑体辐射能量按波长的分布仅与温度有关。

并且得到了下面这样一张图表。

接下来要做的事情，其实也就很“简单”的，说白了就是用方程解释一下这个曲线就可以了。本来对科学家来说极其简单的事情。但是硬是弄不出个结果来，很多当时的大神都在这上面栽了跟头。

如果我们注意看曲线，就会发现这曲线好像是分段的，有个最高点。当时的科学家有的人能用方程描述前半段，后半段就失灵了；也有的人能描述后半段，前半段就不好使了。那问题到底出现在哪里呢？

量子力学

这个时候有个叫做普朗克的科学家，他就不信邪，也来研究这个问题。结果，他也被整懵了。

在当时，德国是全世界的学术中心，有很多大牛。其中有个叫做玻尔兹曼的天才，他可以被认为统计力学的宗师级人物。他一直在和其他科学家为“光到底是波还是粒子”吵得不可开交，当时的主流观点认为“光是一种波”，在物理学史上能和牛顿、爱因斯坦齐名的麦克斯韦就这么看的。而玻尔兹曼觉得不应该是这样，他坚持“光的粒子说”。

他就跟普朗克说，你们总是假设电磁波是连续的（也就是光是一种波），这肯定算不出来的，你试试看用不连续的方法来算（也就是光是一种粒子），一定可以。（PS：这段话是我自己想象的，不是真实历史，但真实的历史中，玻尔兹曼确实给了普朗克相关方面的启示）

于是，普朗克提出了一种“量子”假设：

黑体辐射的能量变化并不是连续的，而是存在辐射能量的最小单位：量子。

基于这样的假设，普朗克很快就得到了著名的普朗克定律：

用这个定律就可以很好地描述之前那个奇怪的变化曲线。不过，观念总是根深蒂固的，普朗克虽然通过这个发现获得了诺贝尔奖，但他始终都对这个理论无力接受，不仅是他，后来在这个领域做出杰出贡献的爱因斯坦，薛定谔等伟大科学家都挺不能接受的。

“量子”颠覆了什么？

为什么这么多科学家都无法接受呢？

这是因为这个理论指出了一个“事实”，

凡是变化都存在着一个最小的单位。

时间和距离都是如此，因此就有了最小的时间间隔：10^-43秒；最小的可测距离：1.6x10^（-35）米。前者被称为普朗克事件，后者被称为普朗克距离。

意思是，时间的变化并不是连续的，同样的距离的变化也不是连续。说到这里，你或许还是不能理解，我们可以举个例子，还拿时间来说事。原本我们的观念里认为，时间从1秒到2秒，1秒到2秒，中间可能要度过1.000000000000000……1秒，也就是说时间可以无限切下去，本质上是连续的。但“量子”理论认为，这不是可以无限切下的，而是存在一个变化的最小单位，也就是10^-43秒，时间的变化最小也是这个量，没办法比它再小了。所以，它颠覆的是“变化是连续”的世界观。

量子和粒子

量子和各种粒子有相同也有不同，首先，它们都是最小的单位，其次，它们不同的是，前者是变化的最小单位，而后者是物质粒子的基本单位（这里指的是费米子和玻色子）。原子等例子描述的其实构成物质的基本单位，并且它们如何组合到一起。按照现在主流的理论，也就是粒子物理标准模型。这个模型中的粒子也就是构成物质的基本粒子。

所以，量子和粒子是不同的两个物理概念。