什麼樣的粒子才是量子？與分子、原子、電子又有什麼關係？

關於無限細分的典故有好多個，比如戰國時期的《莊子·天下篇》中描述的：「一尺之棰，日取其半，萬世不竭」，也有古希臘時期的「芝諾悖論」，還有之諾悖論演繹的「阿喀琉斯追龜辯」，都說明了我們的物質世界都可以無限細分，儘管古人並不知道微觀世界是個如何的樣子，但超前的思想無不令我們佩服，那麼是正確的嗎？

一、紫外災變

十九世紀末科學家已經意識到，物質的表觀溫度與它內部的微觀粒子活動劇烈程度有關，而只要微觀粒子在運動中，那麼就會有宏觀的溫度表現，這種表現將會以電磁輻射方式向周圍發射，比如我們站在一塊燒紅的鋼鐵旁邊，瞬間就會感受到它澎湃的熱量！

如上圖，這塊鋼板因為加熱端在另一側，因此整塊鋼板的溫度分布是不均的，而這個現象最早在牛頓時代就已經被發現了，因為牛頓用三稜鏡將太陽光分解成了七色，其實完全不止，只不過我們肉眼能看到七色而已。

不過比較可惜的是牛頓並沒有深究七色光分解的單色光的相對亮度有什麼奧妙，一直到200多年後的十九世紀五十年代之後，才有科學家將物體的亮度分布與頻率分布圖精確繪製出來。在這個基礎上，1879年和1884年斯洛維尼亞物理學家斯特藩和奧地利物理學家玻爾茲曼獨立發現了熱力學中的著名定律：黑體在單位面積、單位時間內輻射的總能量與內體本身的絕對溫度T的四次方成正比：

在玻爾茲曼這棵大樹下，維恩和瑞麗-金斯分別推出了符合部分波段輻射能量計算的經典公式。

從上圖中我們可以看到維恩公式在短波長輻射上的計算是幾乎是完美的，而瑞利-金斯公式則在長波輻射上計算跟觀測完美匹配的。

但用隨著輻射頻率上升，瑞利-金斯公式的計算結果能量密度迅速上升，最終達到∞大的恐怖結果，顯然這是不可能的。而頻率上升，在可見光趨向紫色光譜甚至紫外，這就是所謂的「紫外災變來歷」

二、普朗克與他的能量子論

普朗克注意到了這兩個經典公式之間的窘境，他從1894年開始研究黑體輻射，一直都想把兩個公式統一起來，推導出黑體輻射的全頻段普適公式。當然我們現在都知道了普朗克將能量「量子化」以後完美的解決了這個問題，使得普朗克成為量子力學的開山鼻祖之一，在這一點上他應該不能忘記上文提出現過那個天才玻爾茲曼的幫助。

普朗克的能量子假設，完美的解決了黑體輻射的問題同時還解決了固體的比熱問題。

普朗克的計算結果與實際結果完美契合，但當時普朗克並沒意識到他已經開創了一個全新的不同於以往的世界，這個世界並不是連續的，而是一份份的！而這個超前的理論一直到數年後才被逐漸接受，並且普朗克因此獲得了1918年的諾貝爾獎。

三、這個一份份的世界，還包括哪些？

這副秒殺現代任何明星普朗克側臉照上的中文標註已經描繪出了世界的真諦，我們這個世界是不連續的，無論是能量、時間還是距離，還有物質，儘管不能無限細分，但至少我們摸到了部分物質世界的盡頭，發現了物質世界最小的磚塊：

以及粘合這些磚塊的水泥

費米子就是物質最小的單元磚塊，玻色子就是粘合這些磚塊的水泥，那麼這麼多最小的分割單元中哪些是量子哪些又不是量子呢？

如果從廣義上來區分，量子就是物理學中物體不可分割的最小部分，但它並不代表某種粒子，準確的說用量子化來描述這個量子會更精確一些，比如前文將黑體輻射的能量量子化，比如時間也可以量子化（普朗克時間，時間的最小單位），長度也可以量子化（普朗克長度，長度的最小單位），甚至電子的自旋也是量子化的。