量子的故事凡異

量子是現代物理的重要概念。即一個物理量如果存在最小的不可分割的基本單位，則這個物理量是量子化的，並把最小單位稱為量子。

量子一詞來自拉丁語quantus，意為「有多少」，代表「相當數量的某物質」，它最早是由德國物理學家M·普朗克在1900年提出的。他假設黑體輻射中的輻射能量是不連續的，只能取能量基本單位的整數倍，從而很好地解釋了黑體輻射的實驗現象。

在19世紀末，人們認為原子是不可分割的基本單位，電子是原子中繞核旋轉的粒子，但是電子除了繞核旋轉外是否還能自由運動呢？電子在軌道上運動時是否會以一個一個能量包的形式輻射能量呢？當時光電子學剛剛興起，很多科學家認為光子就是一種粒子，而光子的能量就與光的波長成反比，因此當電子吸收能量時就會從低能級躍遷到高能級，躍遷過程中就會產生光子，從而將能量以光子的形式輻射出去。這個理論很快得到了當時最嚴格的實驗證實。但是這個理論也有很大的缺陷，因為它與經典物理學的觀念相衝突。當時很多科學家認為原子是組成物質的最小微粒，既然電子在軌道上運動時能以一個一個能量包的形式輻射能量，那麼原子裡面應該還有比電子更小的結構。但是實驗上並沒有發現這種更小的結構。因此，科學界開始了激烈的爭論。最後科學界提出了原子的量子化模型：原子裡面根本就沒有電子這種粒子，電子只能在固定的軌道上運動，當電子從一個軌道躍遷到另一個軌道時才會輻射出光子。這種模型很好地解釋了當時很多實驗現象，並且很快得到了廣泛的認可。從此之後科學界開始了尋找比原子更小更基本的粒子的研究，這也就是現在很熱門的粒子物理學。

至於量子理論的故事可以追溯到20世紀初，那時一些著名的科學家開始深入探討微觀世界，包括波爾、海森堡、薛丁格等。他們發現微觀世界中的粒子（如電子、光子等）的行為和相互作用無法用舊有的理論來解釋，因此發展出了量子力學這一全新的理論體系。這個理論體系對人類對自然世界的理解產生了深遠的影響，並被廣泛地套用於各個領域，包括材料科學、化學、生物學等。

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