量子到底是什么？是比原子、电子更小的粒子，还是一种理论？

关于问题量子到底是什么？是比原子、电子更小的粒子，还是一种理论？一共有 5 位热心网友为你解答:

【1】、来自网友【时空 E 之尘】的最佳回答：

极简回答，一百多年以前，普朗克提出一假说：能量并非连续不断的形式，而是一份一份的，携带能量的最小单位，称做量子。

【2】、来自网友【科技袁人袁岚峰】的最佳回答：

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℃以下结冰，0 ～100℃是液体，100℃以上气化？

为什么改变钢铁的组成，能制造出各种特种钢？

为什么激光器和发光二极管能够发光？

为什么化学家能合成比大自然原有物质种类多得多的新物质？

为什么通过观察宇宙中的光谱线能知道远处星球的元素组成？

现代社会硕果累累的技术成就，几乎全都与量子力学有关。你打开一个电器，导电性是由量子力学解释的，电源、芯片、存储器、显示器的工作原理是基于量子力学的。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！

【3】、来自网友【褚浩】的最佳回答：

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”，认为以上粒子不是单个粒子，不是自然界最小单元，这些粒子是由很小很小的弦(有线性的有闭合的)构成。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。

【4】、来自网友【物理文化与施郁世界线】的最佳回答：

“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。