對于剛剛接觸量子力學(xué)的讀者來說，往往都會遇到這樣一個問題：量子究竟是什么？

由于量子與電子、中子的文字表達很相似，所以我們通常也會把量子理解成一種構(gòu)成物質(zhì)的微觀粒子，中子與質(zhì)子構(gòu)成了原子核，電子與原子核構(gòu)成了原子，那么什么物質(zhì)是由量子構(gòu)成的呢？

量子不是實體粒子

將量子理解成是一種微觀實體粒子，這是一種常識性的錯誤，在上一篇文章中已經(jīng)講到了，量子并不是一種實體粒子，而是物理學(xué)家人為定義的一種物理概念，即量子化物理量的最小單位，（感興趣的讀者可以去看我的上一篇文章），在1900年，著名德國物理學(xué)家普朗克

在研究黑體輻射問題的時候，首次提出了量子的概念，從此開啟了量子力學(xué)的先河，準確來

說：量子最早的名字是能量子，也就是說量子最早是代表能量的最小單位，那么能量的最小單位：能量子究竟是多大呢？

根據(jù)普朗克的量子化理論，能量的最小單位：能量子E=hv，h是普朗克常數(shù)，v是頻率，也就是說能量的傳遞是由一段、一段的、能量等于E=hv的能量子構(gòu)成的，普朗克常數(shù)是物理學(xué)中一個十分重要的物理常數(shù)，用來描述量子的大小，類似于數(shù)學(xué)當(dāng)中π的概念，但由于普朗克常數(shù)實在是太小了，h=6.62607015×10^（-34） J·s，所以能量子也非常小，小到在宏觀世界幾乎無法察覺，所以量子化的概念僅僅是應(yīng)用于數(shù)學(xué)計算或者解釋一些特殊的微觀現(xiàn)象（氫原子光譜、光電效應(yīng)），在絕大多數(shù)的物理實驗中，實驗人員并不會將能量傳遞是量子化的行為視為影響實驗的因素，最簡單的例子就是假如要燒一壺水，沒有人會計算量子化的能量傳遞對于燒水產(chǎn)生什么影響。

愛因斯坦的光電效應(yīng)

講了關(guān)于量子及量子化的理論之后，下面我們講一個物理現(xiàn)象來幫助大家更好的理解量子及量子化的概念，這個物理現(xiàn)象名為光電效應(yīng)，著名的物理學(xué)家愛因斯坦就是因為使用量子理論成功解釋了光電效應(yīng)而獲得的諾貝爾獎。

光電效應(yīng)，簡單來說就是：在光的照射下，金屬表面會有電子逃逸出來，從金屬表面逃逸出來的電子來自于金屬原子中的核外電子，這本身并沒有什么奇怪的，愛因斯坦獲得諾貝爾獎也并非是因為愛因斯坦發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)，而是因為愛因斯坦使用量子化的理論成功的解釋了在光電效應(yīng)中一個困擾了物理學(xué)家?guī)资甑碾y題：電子能否從金屬中逃逸，與光的強度無關(guān)，反而與光的頻率有關(guān)。

電子能否從金屬中逃逸，與光的強度無關(guān)，反而與光的頻率有關(guān)。也就是說，如果我們使用低頻率的光，不論我們將其強度增加到多高，都無法從金屬中打出一個電子，反而如果我們使用高頻率的光，即使高頻率的光強度很低，也可以從金屬中打出電子，這是物理學(xué)家通過實驗總結(jié)出來的規(guī)律，但這個規(guī)律是經(jīng)典物理學(xué)無法解釋的。

如果根據(jù)經(jīng)典物理學(xué)去推斷：光的強度越大，光的能量也就越大，當(dāng)光的能量超越原子核束縛電子的能量時，那么電子就會從金屬中逃逸出來，光的強度越大，光的能量就越強，打出的電子也應(yīng)該就越多，但在實驗中，如果我們選擇的是低頻率光，例如紅外線，不論我們怎樣加大光的強度，也無法從金屬中打出一個電子，也就意味著經(jīng)典物理學(xué)在解釋某些微觀現(xiàn)象時并不完全適用。

愛因斯坦成功的解釋了光電效應(yīng)是因為愛因斯坦擺脫了經(jīng)典物理學(xué)的束縛，大膽的在其中加入了在當(dāng)時并不受到歡迎的量子理論，愛因斯坦參考了普朗克提出的能量最小單位：能量子的概念，認為光的傳播也是量子化的，即光的傳播也是一段、一段的、存在最小單位的，既然能量的最小單位被命名為能量子，那么光的最小單位就是光量子，能量子E=hv，同理，光量子的能量E=hv=普朗克常數(shù)×光的頻率，根據(jù)愛因斯坦光量子的概念，我們可以得出以下結(jié)論：

1、光的能量與光的強度無關(guān)，光的強度代表著光量子數(shù)量的多少。

2、光的能量與光的頻率有關(guān)，光的頻率越大，光的能量也就越大。

所以說：只要光的頻率無法達到激發(fā)電子的標準，不論我們怎樣加大光的強度，也無法將電子從金屬中打出來，因為加大光的強度本質(zhì)上只是增加光量子的數(shù)量，想要從金屬中打出電子，正確的做法是增加光的能量，能量=hv，即增加光的頻率。

愛因斯坦的遺憾

愛因斯坦的光量子理論可以完美的解釋光電效應(yīng)的難題，為愛因斯坦贏得了諾貝爾物理學(xué)獎，但理性來說，光電效應(yīng)在愛因斯坦一生的學(xué)術(shù)研究之中僅僅可以算是二流成果，愛因斯坦一生最輝煌的理論：相對論卻沒有獲得諾貝爾獎，這是當(dāng)時多方面因素影響所致，這也是諾爾貝獎的遺憾之一。