能量量子化（energy quantization）

走上斜坡，你可以停在任意高度。走上樓梯，你只能站在台階上——兩級台階中間沒有落腳處。量子世界裡許多事物就像樓梯而非斜坡：它們的能量只能取某些被允許的數值，中間隔著禁止的空檔。這就是能量量子化。量子（quantum）一詞本身就是離散份量的意思。

經典的例子是束縛在原子內的電子。它不能以任意能量繞行，而被限制在一架特定的能階階梯上。當它從高一級跳到低一級時，會把恰好等於能量差的份量以一個顏色精確的光子釋放出來。這就是為什麼每一種化學元素都以自己固定的一組譜線發光——一種用光寫成的條碼。加熱鈉它發黃光，加熱氖它發紅橙光。那些顏色就是樓梯能隙的可見化身。

量子化在粒子物理中無處不在。能量成塊出現，電荷以某個基本單位的整數倍出現，角動量（自旋）以固定步長出現，而場以整個粒子的形式交付能量。當一個短壽命粒子只有某些被允許的能量狀態時，這些狀態在實驗中會表現為稱作共振的尖峰。需要注意：並非任何情形下一切都量子化——在空曠空間中自由飛行的粒子可以擁有任意能量。量子化出現在某物被禁閉或束縛之時，例如被困在原子核附近的電子，或被關進盒子裡的波。