量子到底是什么

这是个很有意思的问题。
看到“量子”这个词，许多人在“不明觉厉”之余，第一反应就是把它理解成某种粒子。
但是只要是上过中学的人，都知道我们日常见到的物质是由原子组成的，原子又是由原子核与电子组成的，原子核是由质子和中子组成的。
那么问题来了，量子究竟是个什么鬼？
难道是比原子、电子更小的粒子吗？
其实不是。
量子跟原子、电子根本不能比较大小，因为它的本意是一个数学概念。
好比说“5”是一个数字，“3个苹果”是一个实物，你问“5”和“3个苹果”哪个大，这让人怎么回答？
正确的回答只能是：它们不是同一范畴的概念，无法比较。
那么，量子这个数学概念的意思究竟是什么呢？
就是“离散变化的最小单元”。
举个例子。
我们上台阶时，只能上一个台阶、两个台阶，而不能上半个台阶、1/3 个台阶。
这就是“离散变化”，对于上台阶这件事来说，一个台阶就是一个量子。
跟“离散变化”相对的叫做“连续变化”。
例如你在一段平路上，你可以走到1米的位置，也可以走到1.1米的位置，也可以走到1.11米的位置，如此等等，中间任何一个距离都可以走到，这就是“连续变化”。
显然，离散变化和连续变化在日常生活中都大量存在，这两个概念本身都很容易理解，没有什么特别之处。
那么，为什么“量子”这个词会变得如此重要呢？
因为人们发现，离散变化是微观世界的一个本质特征。
微观世界中的离散变化可以分为两类，一类是物质组成的离散变化，一类是物理量的离散变化。
先来看第一类。
例如光是由一个个光子组成的，你不能分出半个光子、1/3个光子，所以光子就是光的量子。
阴极射线是由一个个电子组成的，你不能分出半个电子、1/3个电子，所以电子就是阴极射线的量子。
在这种情况下，你似乎可以拿量子去跟原子、电子比较了，但这并没有多大意义，因为它是随你的问题而变的。
你需要分清，原子、电子、质子、中子、中微子这些词本身就对应某些粒子，而量子这个词在不同的语境下对应不同的粒子（如果它对应粒子的话）。
并没有某种粒子专门叫做“量子”！再来看第二类。
例如氢原子中电子的能量只能取-13.6 eV（eV 是“电子伏特”，一种能量单位）或者它的1/4、1/9、1/16 等等，总之是这个值除以某个自然数的平方（-13.6/n^2 eV，n可以取1、2、3、4、5等等），而不能取-13.6 eV的2 倍、1/2 或1/3等等。
这时我们不好说氢原子中电子能量的量子是什么，但会说氢原子中电子的能量是“量子化”的。
说某个东西是量子化的，意思就是这个东西只能离散变化。
这是一种普遍现象，每一种原子中电子的能量都是量子化的，也就是说它只能取某些值，不能取这些值之间的值。
发现“离散变化是微观世界的一个本质特征”后，科学家创立了一门准确描述微观世界的物理学理论，就是“量子力学”。
现在你可以明白，这个名称是怎么来的，它其实是为了强调离散变化在微观世界中的普遍性。
量子力学出现后，人们把传统的牛顿力学称为经典力学。
对普通民众来说，量子力学听起来似乎很前沿。
但对相关专业（物理、化学）的研究者来说，量子力学的相关发展已经超过了一个世纪。
量子力学起源于1900 年，当普朗克在研究“黑体辐射”问题时，发现必须把辐射携带的能量当作离散变化的，才能推出跟实验一致的公式。
在此基础上，爱因斯坦、玻尔、德布罗意、海森堡、薛定谔、狄拉克等人提出了一个又一个新概念，大大扩展了量子力学的应用范围。
到20 世纪20 年代末，量子力学的理论大厦已基本建立起来，能够对微观世界的很多现象作出定量描述了。
许多最基本的问题，是量子力学出现后才能回答的。
例如：为什么原子能保持稳定，例如氢原子中的电子不落到原子核上？
为什么原子能形成分子，例如两个氢原子聚成氢气分子？
为什么原子有不同的组合方式，例如碳原子能组合成石墨、金刚石、足球烯、碳纳米管、石墨烯？
为什么食盐会形成离子晶体？
为什么有些物质很稳定，而有些物质很容易发生化学反应？
为什么有些物质，如铜，能导电？
有些物质，如塑料，不导电？
为什么有些物质如硅，是半导体？
为什么有些物质，如水银，在低温下变成超导体？
为什么会有相变，例如水在0℃
走进一个房间，钢铁、水泥、玻璃、塑料、纤维、橡胶的性质是由量子力学决定的。
登上飞机、轮船、汽车，燃料的燃烧过程是由量子力学决定的。
研制新的化学工艺、新材料、新药，都离不开量子力学。
可以这么说：与其问量子力学能用来干什么，不如问它不能干什么！
参考：
量子最初由普朗克提出，当时的本意就是一份一份的、不连续的辐射能量，注意最开始量子只描述能量。
后来随着研究深入，量子的定义发展为:一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把最小单位称为量子。
注意这时的量子不再只描述能量，也可以说是物质的最小单元。
通俗而简单的说，量子是能表现出某物质或物理量特性的最小单元。
再说粒子，也是非常复杂的问题，在微观世界里，原子算是庞然大物了，我们都知道原子由中子和质子构成，而中子和质子的大小只是原子的十万分之一，中子和质子由夸克构成，而夸克的大小还不到中子、质子的万分之一。
当然粒子界还有很多其他成员，电子、光子、介子、强子、中微子等等等等。
一段时期基本确定夸克、电子、光子、中微子等为自然界最小粒子，后来，又出来一个“弦理论”，认为
弦理论已经成为人类探寻宇宙奥秘的一个非常重要的理论，还很有可能成为终极理论。
再回到量子的问题，量子力学是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支，目前我们的量子力学只是停留在发现了一些神奇现象，现在一些最懂量子力学的科学家依然说不懂量子力学，包括主导研制量子通信卫星（去年8月份发射上天）的潘建伟这样的牛人依然说不懂。
这个不懂也有必要解释一下，就好比一份产品的使用说明书，你看明白了会利用了，可是依然停留在现象，是什么样的本质导致了如此现象与功能呢？
这才是这些牛人的不懂？
最后说一下弦理论，它是继续深入的研究微观粒子的理论，随着发展很有可能会发现粒子的真正构成以及粒子相互作用（或联系）的本质，这或许是宇宙的本质，自然也是量子力学的本质。

参考：
“量子”一词最初是普朗克于1900年发明的，他以此驱散当时物理学天空中的一朵乌云：受热物体发出的电磁辐射能量与波长之间的关系。
电磁辐射即电磁波，在不同频率范围分别称作可见光、红外线、可见光、紫外线等等。
普朗克假设物体发射出的电磁辐射能量是一份一份的，其中每份能量总是一个基本单位的整数倍。
这个能量基本单位被他称作能量量子，等于频率乘以一个常数（后称普朗克常数）。
1905年，爱因斯坦进一步提出，电磁波本身就是由能量量子组成的，称作光量子（后简称为光子）。
这是唯一被爱因斯坦自己称作“革命性”的工作。
1913年，玻尔提出，原子中电子的能量只能取一些分立的值，叫作能量量子化。
所以在量子论早期，“量子”的主要含义是分立和非连续。
这种含义也被用于当代物理中，比如，“量子霍尔效应”就是指霍尔电导只能取一些分立值。
另外，现代物理学中，与光量子类似，每种基本粒子都是一个量子场的振动激发，也叫量子。
它们与牛顿力学的粒子观念不同，但依然是客观物质。
1925至1927年，海森堡、玻恩、约旦、薛定谔、狄拉克等人创立了系统的量子力学，取代了早期量子论。
量子力学是整个一套理论体系，其特征并不能简单归结于分立和非连续。
现在更多情况下，“量子”是作为一个形容词或者前缀在使用，“量子X”是指在将量子力学基本原理用于X，比如量子光学、量子统计、量子凝聚态物理、量子磁学、量子化学、量子电动力学、量子场论、量子宇宙学、量子信息、量子计算等等。

参考：
量子是什么？
或许在大多数人的潜意识里量子就像原子电子一样是一种粒子，它与原子电子的区别就是大小不一样。
但是这个理解是错误的，首先量子并不是一种粒子，它是一个概念;其次量子是没有大小的，它的定义就是不可分割的最小微元。
量子的概念是怎么来的呢？
这就要说到量子概念的提出者——普朗克。
这首先来自于人们对黑体辐射问题的研究。
黑体是什么呢？
这是一个理想状态下的概念，即在任何条件下，对任何波长的辐射完全吸收而不任何反射的物体。
但是事实上这种物体是不存在的。
19世纪末的时候，关于黑体辐射问题的研究变得火热起来，大批的科学家投入到了黑体辐射问题的研究，这其中就包括普朗克。
黑体不一定就是黑色的，它虽然不能反射光，但是却可以发出电磁波，而电磁波的能量和波长只与黑体的温度有关。
当时人们试
这时候普朗克就提出了一个大胆的假设，即黑体辐射的能量是一份一份的不连续的，他提出了能量量子提化的概念，辐射频率是v的能量的最小数值E=hv，其中h被称为普朗克常量。
而后爱因斯坦在解释光电效应的时候直接提出了光子的概念，他指出电磁辐射在本质上就是一份一份不连续的，无论是原子在发射和吸收它们的时候都是这样。
到此，量子的概念才被完整的建立起来。
虽然量子建立概念很早，但是作为量子的发现者，普朗克一直对他的发现持怀疑态度，这也造成了量子力学的发展有所推迟。
直到几十年以后薛定谔、海森堡等一批杰出的量子物理学家出现才使得量子物理有所发展，近几十年量子力学的发展很是迅速。
其实量子的概念十分广阔，它不是一种粒子，自然界的一切粒子都具有波粒二象性，而量子则是联系二者的桥梁。

参考：
从现在在网上了解到的解说，量子是研究量子的科学家们正在实验室进行量子实验的一种感应性的物质！因为量子不同于现在科学以知所有能产生能量中的物质。
也可以说，量子在宇宙空间内的运行中，它是一种不受认何大小物质阻当的物质。
打个比方说，人们日常看到的光粒子，只要有不透光的东西就会阻当光子的前行的。
量子是以本量子原作为起点，原量子的分子不管离原量子多少光年和千万里以外的距离，只要两端的量子有一方移动，分离的对方就会不受认何阻当的同时感知到对方在移动的地点和位置了。
这就是近代一百多年至今，各国尖端的科学家，都在尽力想对量子科研取得抢先研发利用的苦战了！这也是科学家们说的，量子分子移动一但被科学家真证的实验成功后，量子运用，将对现在的智能大数据运算和智能手机的网络提速，快上亿亿亿倍和千万倍的！
参考：
量子的解释：是衡量单位，是微观学对；
原子核、分子、光子、中子、电子、粒子、暗子、微微子、超微微子、超微微基子、量的单位。

参考：
什么子不就是名吗？
一切皆因，成功失败皆果。
因者道也，果者得(德)也。
成功，失败，有交幸和无奈，成功和失败在天之意，如成吉司汉，命走一玄，霸王虽勇，喪命乌江。
说明不是人完全可掌控的必须面对，孔明多材回天乏术，阿曼虽狠计败于司马。
老子有几个乐德之，就是修道保身。

参考：
量子科学之所以显得神秘，首先这个名字就是一大原因。
看到“量子”这个词，许多人在“不明觉厉”之余，第一反应就是把它理解成某种粒子。
但是只要是上过中学的人，都知道我们日常见到的物质是由原子组成的，原子又是由原子核与电子组成的，原子核是由质子和中子组成的。
那么量子究竟是个什么鬼？
难道是比原子、电子更小的粒子吗？
其实不是。
量子跟原子、电子根本不能比较大小，因为它的本意是一个数学概念。
正如“5”是一个数字，“3个苹果”是一个实物，你问“5”和“3个苹果”哪个大，这让人怎么回答？
正确的回答只能是：它们不是同一范畴的概念，无法比较。
原子结构示意
什么叫“离散变化”？
我们统计人数时，可以有一
我们上台阶时，只能上一个台阶、两个台阶，而不能上半个台阶、1/3 个台阶。
这些就是“离散变化”。
对于统计人数来说，一
对于上台阶来说，一个台阶就是一个量子。
如果某个东西只能离散变化，我们就说它是“量子化”的。
上台阶跟“离散变化”相对的叫做“连续变化”。
例如你在一段平路上，你可以走到1米的位置，也可以走到1.1米的位置，也可以走到1.11米的位置，如此等等，中间任何一个距离都可以走到，这就是“连续变化”。
显然，离散变化和连续变化在日常生活中都大量存在，这两个概念本身都很容易理解。
那么，为什么“量子”这个词会变得如此重要呢？
因为人们发现，离散变化是微观世界的一个本质特征。
微观世界中的离散变化包括两类，一类是物质组成的离散变化，一类是物理量的离散变化。
先来看第一类，物质组成的离散变化。
例如光是由一个个光子组成的，你不能分出半个光子、1/3个光子，所以光子就是光的量子。
阴极射线是由一个个电子组成的，你不能分出半个电子、1/3个电子，所以电子就是阴极射线的量子。
在这种情况下，你似乎可以拿量子去跟原子、电子比较了，但这并没有多大意义，因为它是随你的问题而变的。
原子、电子、质子、中子、中微子这些词本身就对应某些粒子，而量子这个词在不同的语境下对应不同的粒子（如果它对应粒子的话）。
并没有某种粒子专门叫做“量子”！再来看第二类，物理量的离散变化。
例如氢原子中电子的能量只能取-13.6 eV（eV 是“电子伏特”，一种能量单位）或者它的1/4、1/9、1/16 等等，总之就是-13.6 eV除以某个自然数的平方（-13.6/n2 eV，n可以取1、2、3、4、5等），而不能取其他值，例如-10 eV、-20 eV。
我们不好说氢原子中电子能量的量子是什么（因为不是等间距的变化），但会说氢原子中电子的能量是量子化的，位于一个个“能级”上面。
每一种原子中电子的能量都是量子化的，这是一种普遍现象。
氢原子能级发现离散变化是微观世界的一个本质特征后，科学家创立了一门准确描述微观世界的物理学理论，就是“量子力学”。
现在你可以明白，这个名称是怎么来的，它其实是为了强调离散变化在微观世界中的普遍性。
量子力学出现后，人们把传统的牛顿力学称为“经典力学”。
对普通民众来说，量子力学听起来似乎很前沿。
但对相关专业（物理、化学）的研究者来说，量子力学是个很古老的理论，——已经超过一个世纪了！量子力学的起源是在1900年，德国科学家普朗克（Max Planck）在研究“黑体辐射”问题时，发现必须把辐射携带的能量当作离散变化的，才能推出跟实验一致的公式。
在此基础上，爱因斯坦（Albert Einstein）、玻尔（Niels H. D . Bohr）、德布罗意（Louis V. de Broglie）、海森堡（Werner K. Heisenberg）、薛定谔（Erwin R. J. A. Schrodinger）、狄拉克（Paul A. M. Dirac）等人提出了一个又一个新概念，一步一步扩展了量子力学的应用范围。
到1930年代，量子力学的理论大厦已经基本建立起来，能够对微观世界的大部分现象做出定量描述了。

参考：
一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位
参考：
科学建模很高兴来回答这个问题。
从一个直观的角度上来说，量子是一种数学概念，不是某一种特定实际存在的物理粒子，当我们说粒子处于某种随机不确定状态时，就可以称之为处于量子态。
理解了这个概念后，我们就可以说一个原子处于一个量子态，一个光子处于某个量子态，或者一对电子处于某个量子态，甚至一个分子也可以处于某种量子态。
当真实的粒子处于量子态时，我们就可以用量子来描述它。
因此，更准确地说，我们把量子看作是一种数学上定义的一种特殊的形式，用来描述微观世界实际物理粒子所呈现出的一些特殊的物理性质。
这些物理性质无法用传统的数学手段来表示，因此，科学家发明了量子这种数学符号形式和相应的计算方法来表示实际的物理性质。
01 量子态量子的核心是量子态，与经典物理，宏观物理截然不同，量子态不是确定的状态，而是一种随机概率形式存在的状态。
在经典力学世界中，所有的观测结果都是确定的。
我们打个比方，当我们观测一辆汽车的速度，测量一个子弹的速度，或者称量一个砝码的重量时，得到的一定是一个确定的数值，比如60 km/h，2000m/s，或者400g等等。
当然，你可能会说测量的速度或质量不一定准确吧。
是的，只要是测量就一定会有误差，但是这并不影响我们说车的速度是确定的，一定是某一个值，虽然不一定是正好60km/h，也可能是59.8km/h，但那只是因为我们测量的精度带来的误差而已，不考虑误差，我们说，汽车此时的速度一定是一个确定的值V。
但是，进入量子世界，一切变得不确定了。
如果我们在量子世界里测量一辆汽车的速度，此时，我们会得到一个不确定的速度，换句话说，你此时测量可能得到一个60km/h的速度，下一刻测量，汽车的速度可能就是0，而又下一刻去测量可能变成了100km/h。
而这种变化并不是汽车本身所控制的，更像是汽车的速度实际是一个随机的数值，我们每一次观测都会得到一个不同的数值，这些数值出现的概率则符合某种特殊的分布。
这种微观世界的不确定性已经无法用经典的物理学公式模型来解释。
即便是爱因斯坦的相对论也无法处理这种状态的随机性。
这种现象在微观粒子世界大量存在，比如一开始我们认为原子核外电子所处的状态就像行星围绕太阳一样在高速旋转，不同能量的电子处于不同的轨道上围绕原子核做高速运转。
但是，随着观测进展，我们发现电子所处的位置并不是固定的，一会儿在这个轨道上，一会儿又在另外一个轨道上，完全不是固定的。
这种情况下，经典的物理模型面临改变。
如何描述电子的这种随机四处跑的状态呢？
科学家为此提出了一种新的数学工具，不再用确定一个数值V来描述物体的状态，而是用一组概率值来描述物体的状态。
比如，我们假定一个电子可以出在两种能量状态上，那么处于第一种状态的概率为0.8，那么处于第二种状态的概率为0.2，我们就用<0.8, 0.2>这两个数值来表示这个电子的量子态。
这一对状态我们可以称为一个量子。
这个电子真的是就这样随机的存在吗？
这个我们不得而知，处于量子态的电子只是一个电子当前的状态的一种描述，一旦我们对这个电子的状态进行观测，就会落在这个量子态中的一个状态上，落入这个状态的概率是0.8，落入另一个状体的概率是0.2。
只有在观测以后，我们才能确定光子具体落入那一个状态，这就是量子态。
我们用这种方式来描述这种微观世界的不全定性和由观测带来的量子态塌缩。
因此，我们说量子实际上是一个数学模型的名称，用来描述微观粒子呈现的多种奇特的属性。
02 量子纠缠态再来说说一种更为奇特的量子效应，量子纠缠。
上面我们讲了一个粒子以某个概率处于一个状态中，这样，用一组概率就可以描述这个粒子的性质了。
如果我们把两个粒子一起考虑，就会有更为奇特的现象了。
我们将定粒子1可以处于A状态或B状态，而粒子2也可以处于A状态、或B状态。
当我们把两个粒子同时考虑是，粒子1和2就形成一个量子联合体，他们能处于的状态就是两个粒子各自状态的组合：AA，AB，BA，BB即四种状态，他们处于这四种状态中的任何一种也是以概率的形式来描述。
分别是P(AA), P(AB), P(BA), P(BB)，它们的和为1。
最奇妙的时刻来了，我们在把两个粒子联合起来考虑的时候，有一种特殊的情况，P(AB)=P(BA)=0，P(AA)>0，P(BB)>0的情况下，我们看出来，两个粒子只能处于一个状态相同的情况，要么都在状态A，要么都在状态B，这种时刻就是量子纠缠态。
无论这两个粒子是否挨在一起，一旦它们两个进入量子纠缠态，那么你只要观测其中的一个粒子的状态，就能立刻推知另外一个粒子的状态了。
比如，我们让两个相隔1公里的光子1和2进入纠缠态，然后去观测其中的光子1，如果光子1处于A状态，那么一公里外的光子2一定也会进入A状态；
如果光子1处于B状态，则光子2也一定会进入B状态。
这种作用是超距的，瞬间的，可以说是超光速的。
当然，实际上我们还是没有办法用这种方式来传递信息。
因为观测后进入的状态其实是不能控制的，可能进入A状态，也可能进入B状态，概率是相同的，我们唯一能确定的是光子被观测了。
03 量子世界还有很多奇妙的反直觉的现象借助量子纠缠态可以用来对通信信道进行监控。
简单的说，我们在发射无线电信号时间隔着发送一对纠缠态的光子中的一个到对方，如果这个纠缠态的光子塌缩了，那么就说明这一段信息已经被观测过了，从而信息有可能被窃取了。
其他比如量子擦除效应，量子延迟选择现象也非常有趣，可能会对我们人类的世界观认知产生冲击。
当然目前最有可能有价值的是量子计算机。
量子计算机借助量子比特来表示更多的信息，从而能够完成一些传统计算机可能无法完成的并行计算。
量子理论还处于一个发展期，仍有很多的未解之谜等待科学家去探索解决。

参考：
根据

量子是什么这个词最早于1900年被普朗克提出，用来解释黑体辐射现象。
量子是构成物质或者能量的基本单元，指的是一份份的能量或者一份份的物质，强调的是物质和能量的离散型而不是连续性。
举一个不太恰当的例子，有一车苹果，我们说这车苹果是量子化的，无论给它怎样分堆，每一堆一定是苹果的整数倍，不可能出现一半的苹果，也就是说一个苹果就是量子，它的性质能量都以单个苹果来表示，并不能用半个苹果。
爱因斯坦最早发现光电效应，指出光的量子就是光子，推动了量子力学的发展（虽然他比较反对量子力学的不确定原理，戏称为上帝掷骰子），并因此获得了诺贝尔奖。
原子、电子量子和原子、电子是有本质上的区别的，原子、电子等就是一种种真实存在的例子。
而我们平常所说的量子是我们对物质和能量表现出“一份份的性质”的概念描述，也可以说量子是一种概念描述，量子化的。
（所有