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袁岚峰:量子不是粒子

科学世界  · 公众号  · 科学  · 2025-06-06 15:30

主要观点总结

文章介绍了量子领域的成就和误解,强调量子不是一种粒子,而是微观世界中离散变化的最小单元。文章还提到量子化是微观世界的本质现象,量子力学与相对论是物理学的两大支柱。作者袁岚峰呼吁读者订阅《科学世界》杂志以获取更多关于量子的精彩解读。

关键观点总结

关键观点1: 量子成为热门科技词汇,中国在量子领域取得多项世界领先成果。

例如量子科学实验卫星“墨子号”、量子保密通信骨干网“京沪干线”、光量子计算机“九章”等。

关键观点2: 量子科普存在神秘主义误解和伪科学现象。

许多人对量子理解模糊,受到网络俗语的影响,认为量子可以解释一切神秘现象。

关键观点3: 量子不是一种粒子,而是微观世界中离散变化的最小单元。

量子化是微观世界的本质现象,量子力学是描述微观世界的物理学理论。

关键观点4: 量子化在宏观世界也存在,例如上台阶、统计人数等。

在微观世界中,如氢原子中的电子能量、光等都是量子化的。

关键观点5: 量子力学与相对论是物理学的两大支柱。

袁岚峰呼吁读者订阅《科学世界》杂志以获取更多关于量子的精彩解读。


正文

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例如经常有人说,量子力学让我们对世界的认识崩塌了;甚至还有人说,量子力学说明了存在鬼魂。曾经有一次,新华社请我给下属各个单位的科普负责人讲如何做科普,讲完后有一位听众提问:我们是不是应该向网上那些很有神秘主义风格的量子“科普”学习?我回答他:这些不是我们学习的对象,而是斗争的对象!


当然,量子是个不容易科普的领域, 因为它的概念都比较抽象,跟日常生活离得很远。 看到量子这个词,甚至都没法猜出这个领域是干什么的。相比之下,其他许多领域就好理解得多。例如新能源,即使不知道光伏、风电等的原理,单从名字就能知道它是新的能源;又如航空航天,完全不需要知道伯努利效应、齐奥尔科夫斯基公式,也能明白这个领域要干的事情。


2016年9月,“墨子号”量子科学实验卫星在中国科学院新疆天文台南山观测站过境。本图为多张照片合成,绿色为卫星信标光,红色为地面望远镜与卫星之间的通信光。


对量子的正确理解

「小科带你读」


对“量子”最容易产生的想法是:我听说过电子、质子等粒子,那么量子也是一种粒子喽?然后很多人会问:它跟电子、质子相比是大是小?每当有人问我这个问题,我都会告诉他们, 量子并不是一种粒子。


对量子的正确理解可以分为两层:


1️⃣ “量子化”指的是不连续的变化,即离散变化


2️⃣ 有个物理学理论叫作量子力学,而量子科技则是指以量子力学为基础的科技。


如果某个东西只能不连续地变化,也就是说离散地、跳跃地、台阶式地变化,我们就说它是 量子化 的。如果一个东西是量子化的,我们就把它的最小单元称为 量子 。所以对量子的准确定义是: 离散变化的最小单元。


这样的例子其实有很多。 上台阶的时候,不可能上半个台阶,这就是量子化。 上台阶时,1个台阶就是1个量子。又如统计人数,一个房间里有多少人?不可能出现半个人。统计人数时1个人就是1个量子。又如电影院的座位,你不可能坐在5.5号座,这时1个座位就是1个量子。有人可能会问,哈利·波特去霍格沃茨魔法学校为什么走的是“九又四分之三站台”?——这正说明它是虚构作品嘛!


电影中的“九又四分之三站台”


以上都是宏观世界的例子。 在微观世界,量子化更加常见,它也正是微观世界的一大本质。







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