你看了半天,竟然没看出来什么是量子纠缠,别着急,我们继续往下看。你们都听说过量子这个词,但你却可能不知道,真正的量子并不是一个物理学术语,而是一组被称为quantum(波粒二象性)的物理概念,意为基本粒子的集合,这一概念首先由法国物理学家薛定谔(vincentj.schroeder,1791-1894)提出。那么,量子到底是个什么东西?它为什么可以被量化出来?这些问题对于中国人来说是比较陌生的,今天,我们就借着这个科学小故事,来跟大家聊聊量子。量子是什么?先来回答第一个问题:什么是量子?在量子力学中,量子(quantum),英文原词为quantum,来源于希腊文quantus,意思是“粒子”,这里也有些人会把微粒子或者微粒子、微粒子的微分子看成是量子,但这显然是错误的,因为粒子不是“小粒子”或者“量子”。
那么,这个粒子(point)跟粒子(particle)有什么区别?我就来跟大家聊一下这个问题。虽然量子是粒子的一种,但“粒子的”意思仅指粒子的物理状态,而非物理量。就像一组数字,它们可以有不同的符号和代表,而数字本身却是不可改变的(1234...),而数字所表达的“数量”则是对不同数字可变的意义(1代表5个数量的一)。当我们把这些代表同一对物理量的数字对称地排列起来时,一个数量(数量a)与一个数量(数量b)就表示了这对物理量的粒子的粒子的数量(数量c),比如a和b是一对质子,那么它们的质子数量就对称地对称地放在一边(质子数c=a)。
相反的,如果一个数字a和b表示一组质子或者中子的质子数量,那么这对物理量的核子的数量也就一一对应了,如“两个质子加一个中子”对应了粒子核子数约等于质子数量的一半(粒子数=核子数)。所以一个数字a和b对应的是两组物理量,分别对应2个数量(两个粒子数量),所以它们彼此并不能完全等价,粒子的数量(数量a或者数量d)就是粒子核子的数量(数量c)。所以即便一个数字a或者b表示的是同一个粒子的两组数量,它们的总和仍然是一个整数。再看我们常说的光量子,光量子只是一个物理名词,在量子力学中的意思就是光子,所以在物理学中它指的是从光源产生的光子的量子态,它也是一种量子态,只不过在量子力学中,波粒二象性被定义为能量和动量的叠加态,这些态就是光子的波动性。