量子是什么?
在物理学中,量子是一种具有波粒二象性的微观粒子。它既是实物,也是能量;既具有质量又有速度。
由于量子的这种特性,使得它可以表现出许多特殊的性质。比如:纠缠态、叠加状态、超距作用、隐形传态、测不准原理、不确定性原理等,都是量子的独特表现。
怎么获得量子呢?
目前来看有两种方式,一种是利用激光技术产生光子和电子,另一种是通过核反应产生光子。
1.利用激光技术产生光子和电子
首先需要知道,一个原子是由两个或两个以上的原子核组成的分子。当这些原子核发生碰撞时,就会发出各种不同频率的电磁波,这就是我们所说的光。
根据光的频率高低,可以将它们分为可见光和不可见光。可见光的频率为400~800兆赫(即每秒振动约4次到800次),肉眼可以看见的光就是可见光是肉眼能够看到的光。而不可见光的频率低于300兆赫(即每秒振动的次数小于3次),人眼看不见,只有借助仪器才能够观察到。
如果将可见光照射到一个物质上,这个物质就会吸收一部分的能量。再将这个物质加热到一定的温度,就可以释放出多余的能量了。
例如,将一束紫外线照射到一块铁片上,铁片表面就会产生一层氧化膜,使铁片的颜色变成暗红色。这层氧化膜其实就是吸收了紫外线的能量后产生的,所以叫作氧化膜。
同理,如果将一束红外线照射到一块铝箔上,铝箔表面也会产生一层氧化膜。这层氧化膜也是吸收了红外能量的结果。因此也叫作红外辐射。
2.通过核反应生成光子
所谓核反应是指由一种原子与另外一种原子结合成一种新原子的过程。例如,用 ? 气与锂离子进行核反应,就可以得到锂离子,也就是所谓的氢的同位素。
也可以使用更简单的办法——直接让 ? 和钾元素发生核聚变,从而得到氦气。
虽然上述两种方法都可以生成光子,但是前者的成本较高,且效率较低。后者则相对简单、高效一些。
不过,需要注意的是,无论是哪种方法获得的量子都只能存在于理论上。也就是说,一旦理论被证实或者证伪了,那么所得到的量子也就失去了意义。
想要获得真正的"真实"的量子,还需要从实验的角度出发。
1.测量宏观物体中的微观变化
为了验证理论的正确性、检验理论预测的结果是否正确以及研究某些物理现象的本质等问题,科学家通常需要对某种物理量的变化情况进行观测。
例如,为了研究电磁感应定律是否准确、磁场的强度大小如何、磁场方向的变化情况等等问题,人们就需要测量电流、电压以及电场的变化情况。
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