英文名稱(chēng) 中文名稱(chēng) 詞義解釋
quantum量子一個(gè)系統的最小可能部分，或一個(gè)系統可能完成的最小變化。因此，光子是光的最小可能單元，而一次量子性跳變的根本特征是它代表著(zhù)系統中的最小變化，并且這種變化是無(wú)規則的（盡管遵循嚴格的概率法則）。
quantum chromodynamics（QCD）量子色動(dòng)力學(xué)見(jiàn)大統一理論。
quantum electrodynamics（QED）量子電動(dòng)力學(xué)量子理論對電磁輻射（包括光）的性質(zhì)及其通過(guò)光子交換與帶電荷的物體相互作用的方式的描述。在將理論預言和原子中電子行為的測量相比較的基礎上，已對量子電動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了極其精密的檢驗，而且每次檢驗都順利通過(guò)；它和廣義相對論并列為整個(gè)科學(xué)中基礎最穩固的兩大理論（見(jiàn)脈沖雙星）。
quantum field theory量子場(chǎng)論見(jiàn)場(chǎng)方程式。
quantum fluctuation量子漲落測不準原理允許的虛無(wú)空間狀態(tài)的暫時(shí)性變化。量子測不準原理允許從完全空無(wú)一物之中出現少許能量，前提是該能量在很短時(shí)間內重歸消失（漲落涉及的能量越小，它持續的時(shí)間越長(cháng)）。這一能量可以取短命的粒子-反粒子對的形式，比如電子-正電子對。見(jiàn)免費午餐宇宙、霍金輻射。
quantum gravity量子引力論，試圖將廣義相對論和量子理論結合起來(lái)（見(jiàn)大統一理論）的各種理論的總稱(chēng)。任何量子引力論的主要...量子引力論，試圖將廣義相對論和量子理論結合起來(lái)（見(jiàn)大統一理論）的各種理論的總稱(chēng)。任何量子引力論的主要特征是，引力必須由一種叫做引力子（屬玻色子）的粒子攜帶，它扮演的角色相當于量子電動(dòng)力學(xué)中的光子。
quantum leap量子跳變見(jiàn)量子。
quantum mechanics量子力學(xué)量子力學(xué)或量子物理學(xué)，是一組在極小尺度上主要應用于原子或更小實(shí)體的物理定律。量子理論的核心是測不準原理和波粒二象性概念的結合。 量子世界的每個(gè)實(shí)體都同時(shí)具有我們習慣視為截然不同事物——波和粒子的特性。例如，通常被視為電磁波的光，在某些情況下的行為就像是粒子（稱(chēng)為光子）流。19世紀末馬克斯·普朗克發(fā)現，黑體輻射的本質(zhì)，僅當原子以不連續的量子（光子）發(fā)射和吸收光時(shí)，才能得到解釋。這一發(fā)現使物理學(xué)家明白了量子物理學(xué)和經(jīng)典力學(xué)之間的區別。普朗克的發(fā)現的最根本要點(diǎn)是，原子能量的變化究竟可以多么小是有極限的；用現代術(shù)語(yǔ)說(shuō)就是，這一變化的極限相當于發(fā)射或吸收單個(gè)光子?！傲孔犹儭钡囊c(diǎn)是，這種跳變是最小可能的變化；因此，當廣告客戶(hù)和政治家說(shuō)取得了量子躍進(jìn)般的進(jìn)步時(shí)，他們無(wú)意間顯露了他們的誠實(shí)。 普朗克本人并未提到光子，他不過(guò)將黑體輻射解釋為原子除了以不連續份額方式外便不能發(fā)射能量的結果；他也沒(méi)有想到光本身可以看成由粒子構成。是阿爾伯特·愛(ài)因斯坦最先在1905年發(fā)表的論文（他因該論文獲得諾貝爾獎）中證明可以把光看成粒子。這一思想在1920年代發(fā)展為光的玻色子學(xué)說(shuō)。也是在1920年代，實(shí)驗證明典型的基本粒子——電子同樣具有波的特性。但波粒二象性的實(shí)質(zhì)在展示電子的波和粒子雙重性質(zhì)的現代實(shí)驗中表現得最清楚。 這些實(shí)驗的基礎就是經(jīng)常用來(lái)（例如在中學(xué)的科學(xué)課堂上）證明光像波那樣傳播的“雙縫”實(shí)驗。在這樣的實(shí)驗中，光通過(guò)屏幕上的一個(gè)小孔，射到有兩個(gè)小孔的第二屏幕上。從第二屏幕上兩個(gè)孔的任何一個(gè)來(lái)的光繼續向第三屏幕前進(jìn)，并在那里形成由明暗相間斑紋組成的圖樣。對這種斑紋圖樣的傳統解釋是，從兩孔中的每一個(gè)來(lái)的波抵達了最后那個(gè)屏幕的所有各處。在兩束波步伐一致的地方，它們相加而形成亮斑；在兩束波的步調錯亂的地方，它們相互抵消而留下暗斑。與此完全相同的現象也發(fā)生在同時(shí)把兩塊小石頭投進(jìn)池塘所引起的漣漪之中——有些地方漣漪增強，另一些地方漣漪消失。所以這個(gè)雙孔實(shí)驗證明了光像波那樣傳播?！ ?980年代末日本科學(xué)家進(jìn)行的現代實(shí)驗中，光源被一支能每次發(fā)射一個(gè)電子的電子“槍”取代，兩個(gè)孔的角色由磁場(chǎng)扮演，最后的屏幕則是類(lèi)似電視機熒屏的探測器。通過(guò)實(shí)驗裝置的每個(gè)電子必須經(jīng)由兩條路線(xiàn)中的一條（兩個(gè)“孔”中的一個(gè)）到達探測器的熒屏。果然，當一個(gè)一個(gè)的電子射進(jìn)實(shí)驗裝置，每個(gè)電子在熒屏上引發(fā)一個(gè)對應著(zhù)單個(gè)粒子到達事件的確切光點(diǎn)。但是，當一個(gè)一個(gè)射入實(shí)驗裝置的電子達到很大數量時(shí)，熒屏上引發(fā)的大量光點(diǎn)卻形成了明暗分明的圖樣，它和同時(shí)通過(guò)兩孔到達屏幕的波顯示的干涉圖樣完全一樣。 偉大的物理學(xué)家理查德·費恩曼（1918-88）曾經(jīng)說(shuō)，雙孔實(shí)驗包藏了量子力學(xué)的“核心秘密”，無(wú)人懂得其中究竟發(fā)生了什么。它不僅僅表示量子實(shí)體運動(dòng)時(shí)像波，到達和出發(fā)時(shí)像粒子，而且它們似乎還知道過(guò)去和未來(lái)。情況好像是，電子以粒子形式從電子槍出發(fā)，然后變成波旅行并經(jīng)由兩條路線(xiàn)進(jìn)入實(shí)驗裝置，再后重新變成粒子而到達熒屏上一個(gè)確切地點(diǎn)。不僅如此，每個(gè)電子還選擇了一個(gè)正確地方引發(fā)光點(diǎn)，以使它對很長(cháng)時(shí)間內才得以形成的干涉圖樣做出它的貢獻。它究竟是如何“了解”所有其他電子，以及其他電子將落在圖樣中的什么地方的呢?在經(jīng)典雙孔實(shí)驗中也曾經(jīng)用過(guò)極其微弱的光源，使得每次只有一個(gè)光子進(jìn)入實(shí)驗裝置。同樣，它們也在最終屏幕上形成一個(gè)干涉圖樣。 對這一切的標準解釋叫做哥本哈根解釋?zhuān)ㄒ驗樗饕歉绫竟膶W(xué)者們提出來(lái)的），這個(gè)解釋認為，量子實(shí)體運動(dòng)時(shí)就像嚴格遵守概率法則的波那樣擴散，使得有可能計算什么地方的波最強（也就是什么地方找到電子或其他任何粒子的機會(huì )最大），什么地方的波最弱。當進(jìn)行一次觀(guān)察或測量時(shí)（例如，當電子波撞上探測器熒屏時(shí)），“波函數”瓦解成為點(diǎn)狀的粒子。就在那一瞬間，在其他任何地方發(fā)現電子的概率變?yōu)榱?，但只要量子?shí)體不再被觀(guān)察，概率立刻又從它最后觀(guān)察到的地點(diǎn)向外擴散。 盡管存在很多不盡如人意之處，哥本哈根解釋可以用來(lái)預言涉及諸如電子和質(zhì)子等量子實(shí)體的實(shí)驗結果，而且它還是研制激光器、電腦芯片和許多其他器物，以及理解復雜生物分子如脫氧核糖核酸所依據的物理基礎。但哥本哈根解釋的突出地位也和其他任何事物一樣在很大程度上乃歷史偶然。雖然哥本哈根解釋由于是第一個(gè)可用的解釋而被物理學(xué)家當作量子理論的標準版本，但它僅僅是好幾種都有著(zhù)不盡如人意之處、但也都能在類(lèi)似計算中給出完全相同“答案”的解釋中的一種。對很多人來(lái)說(shuō)，這意味著(zhù)這些解釋全都不能正確洞察量子世界究竟在發(fā)生什么事情；因此，在量子理論牢牢站穩腳跟之前，還需要一種對有關(guān)物理現象的全新的理解。 要獲得全新的理解，可能需要完成某種理性的飛躍。量子力學(xué)的有些解釋要求在時(shí)間上倒過(guò)來(lái)傳播的信號，而所有解釋都要求即使粒子相距很遠也能彼此瞬間交換信息。這些也許就是理性飛躍的標志。 然而，量子理論就像烹調全書(shū)中的食譜，可以用來(lái)計算原子和其他量子系統的性質(zhì)。你可以按照食譜烘烤出蛋糕而不必了解烤爐中發(fā)生的物理過(guò)程，同樣，你可以利用量子法則計算比如氫的光譜而不必了解量子世界發(fā)生了什么。所以，利用光譜學(xué)方法研究宇宙，就直接依賴(lài)于量子理論提供的關(guān)于原子和分子的知識。原子核的性質(zhì)也取決于量子過(guò)程，因此我們對核合成和恒星內部產(chǎn)能反應的認識也依賴(lài)于量子理論。例如，正是量子不確定性解釋了α粒子如何在發(fā)生α衰變時(shí)（通過(guò)隧道效應）從原子核中逃出，也解釋了原子核何以能夠在恒星內部條件下克服自身正電荷的排斥力而聚合在一起。由于原子核的位置不確定，它們比對應的經(jīng)典粒子伸展得更大，因而即使經(jīng)典力學(xué)說(shuō)它們相隔太遠無(wú)法匯合時(shí)，它們卻能彼此“交搭”而聚合。描述太陽(yáng)內部這一切如何發(fā)生的模型在預言太陽(yáng)的諸多觀(guān)測性質(zhì)（包括它的中心溫度）方面所取得的成功，是表明量子物理學(xué)確為這一層面事物的恰當描述（至少在烹調全書(shū)意義上）的最佳大尺度象征之一。 量子物理學(xué)和宇宙學(xué)之間最重要的交匯是1920年代魏納·海森伯提出的測不準原理。它和波粒二象性有關(guān)，并且可用物體的位置和動(dòng)量的不確定性——即物體對它正往何處去的了解程度——予以最清楚的說(shuō)明。位置顯然是粒子的屬性，你可以準確說(shuō)出一個(gè)經(jīng)典粒子在何處。同樣顯然的是，你無(wú)法說(shuō)出經(jīng)典的波在哪里，而只能指出波通過(guò)的空間區域，因為波的本性決定了它是一種向外擴展的東西。在經(jīng)典力學(xué)世界，波沒(méi)有與粒子同一意義上的位置，但它們確實(shí)有方向——它們有動(dòng)量，并且知道它們正在走向何方。 海森伯證明，在量子世界，存在著(zhù)一種了解位置和動(dòng)量的內在不確定性。你永遠不可能同時(shí)知道比如電子那樣一個(gè)實(shí)體的位置和動(dòng)量?jì)烧?。如果你試圖精密測量動(dòng)量，就會(huì )加強實(shí)體的“波動(dòng)性”，使它擴大從而位置不確定。如果你試圖精密測量它的位置，就將使它的波動(dòng)性變得不確定，以致它無(wú)法肯定正在走向何方。位置不確定性的大小，乘以動(dòng)量不確定性的大小，必須永遠等于或大于一個(gè)確定數值，它等于普朗克常數h除以2π（這個(gè)數值記為^，讀成“h杠”）。 這并不是測量實(shí)驗中的困難導致的后果。當然，測量單個(gè)電子的位置和動(dòng)量無(wú)疑是困難的，就在你進(jìn)行測量時(shí)（大概會(huì )用光子從電子反跳回來(lái)的辦法），你也在改變你試圖測量的性質(zhì)，因為電子因光子撞擊而反彈。但量子不確定性是量子世界實(shí)體的內在本質(zhì)的真正屬性。一個(gè)像電子那樣的實(shí)體不能既有精密的動(dòng)量，又同時(shí)有精密的位置；它自己確實(shí)不能同時(shí)準確“知道”它身在何處和走向何方。 就日常標準來(lái)看，這個(gè)效應是非常微小的——在質(zhì)量以克計的標準單位體系中，數值“h杠”大約等于10^-34；這就是重約1克的物體的位置不確定性的量度（以厘米計）。物體的質(zhì)量越大，不確定性越小。對于質(zhì)量?jì)H10^-27克的一個(gè)電子來(lái)說(shuō)，其影響就十分顯著(zhù)了。 這種不確定性對天文學(xué)的重要性在于，一個(gè)物體或甚至一個(gè)虛無(wú)空間區的能量與它被觀(guān)測的時(shí)間長(cháng)度之間存在同一類(lèi)型的關(guān)系。如果你長(cháng)時(shí)間仔細觀(guān)察某個(gè)事物，你想多精密就能夠多精密地測量它的能量。但如果你僅僅匆匆一瞥，則能量——不單單是你測量的能量，而且也指真正存在的能量——總是不確定的。和量子實(shí)體不“知道”它自己的準確位置一樣，它（以及整體宇宙）在一個(gè)短時(shí)間間隔內也不“知道”它擁有能量的準確數量。正是這個(gè)量子不確定性使得電子-正電子對（和其他粒子-反粒子對）能從完全空無(wú)一物之中出現，條件是它們要在量子不確定性允許的短短一瞬間彼此湮滅。這就是與黑洞關(guān)聯(lián)的霍金輻射的來(lái)源。甚至可能整個(gè)宇宙也是以這種方式、通過(guò)真空量子漲落中出現的暴漲而創(chuàng )生的（見(jiàn)免費午餐宇宙）。 很多物理學(xué)家的終極希望是把量子理論和廣義相對論統一在一個(gè)“萬(wàn)物之理”之中（見(jiàn)大統一理論）。這種理論的測試臺將是它們能在多大程度上解釋極早期宇宙的性質(zhì)，因為那時(shí)的條件，比地球上粒子加速器中高能碰撞達到的條件遠為極端。 見(jiàn)量子理論。
quantum physics量子物理學(xué)見(jiàn)量子力學(xué)。
quark夸克構成一切已知物質(zhì)的兩大粒子族之一（另見(jiàn)輕子）?？淇擞辛N，相互組成三對；它們的名稱(chēng)是隨意起的，而且有些古怪，這些名稱(chēng)不過(guò)是標簽而已，與它們的性質(zhì)無(wú)關(guān)。 第一對叫做“上”夸克和“下”夸克；上夸克的電荷為+2／3，下夸克的電荷為-1／3（單位與電子電荷-1的單位相同）。它們是夸克族中與輕子族的電子及其中微子對應的粒子。一個(gè)質(zhì)子由兩個(gè)上夸克和一個(gè)下夸克構成，一個(gè)中子由兩個(gè)下夸克和一個(gè)上夸克構成。這些，再加上電子及其中微子，就是描述原子構成的普通物質(zhì)的結構所需要的全部粒子。 由于一些仍然不完全明白的原因，這整個(gè)圖像已經(jīng)在自然界復制了兩次，產(chǎn)生了逐次加重的“幾代”粒子。下一對夸克起名“奇”夸克和“粲”夸克（它們的輕子族對應物是μ介子及其中微子），最重的一對是“頂”夸克和“底”夸克（它們的輕子族對應物是τ粒子及其中微子）。這些夸克每三個(gè)相結合可以構成其他強子。 與輕子不同的是，夸克還有另一種叫做“色”（也是隨意起的名稱(chēng)）的性質(zhì)，它和電荷類(lèi)似，但有三個(gè)類(lèi)別。所有強子的由三個(gè)夸克適當結合產(chǎn)生的最后的色等于零——這就是為什么包括質(zhì)子和中子在內的每個(gè)重子含三個(gè)夸克的原因?？淇酥g的色力（或“膠力”，相當于帶電粒子之間的電磁力）系由膠子（相當于光子）攜帶。強核相互作用是作用于夸克之間的色力的副作用?！ 】淇撕头纯淇艘材軌蛞猿蓪Y合為所謂介子（見(jiàn)基本粒子）的形式存在，但單個(gè)的夸克不可能獨立存在，除非在類(lèi)似大爆炸中曾經(jīng)出現過(guò)的那種極高溫和極高能的條件下（見(jiàn)夸克-強子相變）。
本站僅提供存儲服務(wù)，所有內容均由用戶(hù)發(fā)布，如發(fā)現有害或侵權內容，請
點(diǎn)擊舉報。
