量子最初的意思可能是指某些按照經典物理本應該連續取值的物理量變得離散化了,甚至有一個最小的單元值。普朗克的能量量子化就是指的這個意思。而這個最小的物理單元就叫做quanta。

今天量子更多是作形容詞用的,是quantum。粗略地說,一切和普朗克常數相關的物理前面都可以加上這個形容詞,量子力學可以粗略地理解為普朗克常數的存在不可忽略的力學。而與普朗克常數無關的物理就是經典物理,如果普朗克常數的效應只是作為一個低階修正而存在,那就叫半經典。

量子態疊加表面上看似乎和普朗克常數無關。但是,深想一下你會發現,態的相干疊加其實離不開物理量的不相容性,也即是離不開算符的不可對易性。量子態疊加的本質其實是,某個態對於物理量A來說是本徵態,但它同時可以是另一個與A不相容的物理量B的疊加態。因此,如果一切算符都可以對易,那量子力學裡面的疊加就會和經典物理中的波疊加一樣,那將還是經典物理。而物理量算符的不可對易性當然還是離不開普朗克常數!因此,量子態的相干疊加其實也離不開普朗克常數。


因為量子力學的起源要追溯到黑體輻射的研究和光電效應的研究,前一物理現象中,光場的能量都是以某種最小單元表現的,與麥克斯韋方程描述的經典光場中,光能是連續可變的理論矛盾。後者和再稍晚一些的原子光譜研究中,電子展現了能量不連續變化的性質。此時學界就呼喚新的理論出現,於是能解釋上述三大現象的量子論、量子力學先後出現。這個時候量子指的是(使束縛態系統激發需要的)能量的最小單元。

但研究散射態的話,散射態系統的能量仍然是連續可變的,散射態系統的量子性表現為其他的現象,如隧道效應、零點能、退相干、量子共振等。

這裡還要提醒,某物理量只能取離散值、兩物理量乘積不對易,並非量子力學中特有的現象。前者在經典物理中的例子有駐波,後者在經典物理中的例子有經典劉維爾算符。

這裡我想留個作業,請有興趣的讀者幫忙挑錯,並添加參考文獻。大家評論區見!


另一個評論中,

量子力學中的「量子」是什麼意思??

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提到用普朗克常數來衡量是否量子,很有參考價值!

另外還有一個答案:

量子力學中的「量子」是什麼意思??

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也辨析了這個問題。也推薦給大家!


先說個人認為對「量子」錯誤的理解:

1.一種物質或物質的形態。量子跟粒子是不同的概念,既然這是兩個詞,我們就沒有理由認為它們是一個意思。

2.離散化,不連續。這是一種很多人都有的對於量子力學的理解,即量子力學是離散的物理學。這是錯誤的理解,因為量子力學中相當多的物理量是連續取值的。如果量子簡單地代表離散,為什麼我們不直接取名離散力學,而要叫量子力學?

下面說我對於「量子」的理解:

「量子」一種描述客觀世界中的系統的方法論,具體體現為用希爾波特空間中的矢量來表示系統的狀態,用算符表示可觀測量。所有以這種方式描述的系統都是量子的系統。


在motivation方面,前面各位已經答出來了。在操作方面,按我個人理解,是算符的意思。

量子力學就是算符力學。 量子化就是算符化。


量子可以看做是很小的能量包,這些能量包是不可細分的。說某個東西是量子化的,換句話說就是不連續的,離散的。比如原子軌道、電磁輻射……


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