揭秘微观粒子:量子究竟是何方神圣,其神秘力量究竟有多深?

揭秘微观粒子:量子究竟是何方神圣,其神秘力量究竟有多深?

编者按:

在最近的经济工作会议上,科技自立自强的重要性被再次强调,特别是量子科技作为推动高质量发展的核心动力。在此背景下,本版特别推出量子科技系列报道,带您深入了解量子科技的起源与发展。

科技网记者吴长锋为您报道:

量子力学,这一微观物理学的基础理论框架,自诞生以来,在物理学的各个领域取得了巨大的成就。近年来,科学家在量子科技领域更是取得了飞跃性的进展,从九章量子计算机原型的成功研发,到广域量子保密通信技术的日渐成熟。

要理解量子力学,首先得明白“量子”这个概念。我们的物理世界是由微观粒子构建的,而量子并不是指某种具体的实物粒子。实际上,量子是一个描述事物存在最小、不可分割的基本单位的物理学概念。就像统计人数时不能出现半个人,上台阶也不能上半个台阶,这个时候,“一个”人、“一个”台阶就是一个量子。

类似地,电子是阴极射线的量子,光子的概念则描述了光的量子。这些都是物质组成的量子化的实例。除此之外,还有物理量的量子化,比如驾驶汽车时,速度的变化只能以特定的跳跃方式进行,这是能量离散特定取值所导致的。

量子的概念源于德国科学家普朗克的伟大发现——黑体辐射的不连续性。这一发现揭示了能量的不连续性,为我们探索量子世界打开了大门。随后,爱因斯坦的光电效应理论进一步证明了世界的非线性特性。这些前辈科学家的研究让我们更深入地理解了光的本质和微观世界的基础粒子属性。经过不断的科学探索与研究验证,我们发现光子等微观粒子都是量子的存在形式,并且都具有特定的量子属性。至此,量子力学的理论框架基本建立。

现在,量子力学与相对论被公认为现代物理学的两大基础理论。对量子世界的更深层次探索,将物质的构成分为费米子和玻色子这两种最基本形态,而物质间的相互作用由玻色子传递,这使我们对这个微观世界有了更深入的了解。本报道旨在为读者提供一个关于量子科技的基础知识,让我们更加清晰地认识到科技自立自强的重要性,以更好地把握未来科技的发展方向和机遇,共同推动科技的发展与创新,不断开拓人类认知的新领域。

本报道由张爽编辑,经过朱丽的审核后发布。


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