量子层面上的事物怎么可能与我们在日常生活中观察到的事物如此不同呢?为什么会这样呢?
新量子理论的基本观点是,宇宙是由量子场构成的,这些量子场被“捆绑”在高度统一的空间扩展的场能“包”中。这些束通常被称为“粒子”,但它们不是粒子,因为每个束都在空间中展开,没有明确的边界。许多物理学家称这些能量束为“量子”。“最简单的例子就是电磁场。
这里,每个量子都有能量E=hf焦耳,其中h是普朗克常数f是电磁场的频率。马克斯·普朗克在1900年发现了这个公式,但那时他还没有完全理解它的意义。这些电磁量子被称为“光子”。其他种类的量子的例子:电子是电子-正电子场的量子,夸克是夸克场的量子,胶子是强力场的量子,原子是由电子和夸克组成的复合量子。
以量子化(即将场捆绑成量子)如何导致“怪异的”微观行为为例,考虑一下电磁辐射的产生,即光子的产生(例如通过一个灯泡)。当一个光子被创造出来时,它必须被一次性创造出来,因为量子的统一性意味着你不能只拥有一个光子的“一部分”,你必须要么有0个光子要么有1个光子(或者2个,3个,等等)。
但是光子是一个空间扩展的对象,而整个扩展的对象必须同时创建。所以光子内部的不同点必须协调,以确保,如果光子存在于某一点,它也存在于其他所有点。这种不同空间点之间的瞬时协调被称为“量子非定域性”,是许多奇量子效应的来源,例如一个量子能够同时出现在两个或多个地方。举个具体的例子,在光的双缝实验中,每个光子都通过两个缝。