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量子物理学解析（第1页）

量子物理学，是为描述远离我们的日常生活经验的抽象原子世界而创立的，但它对日常生活的影响无比巨大。

没有量子力学作为工具，就不可能有化学、生物、医学以及其他每一个关键学科的引人入胜的进展。

没有量子力学就没有全球经济可言，因为作为量子力学的产物的电子学革命将我们带入了计算机时代。

同时，光子学的革命也将我们带入信息时代。

量子物理的杰作改变了我们的世界，科学革命为这个世界带来了的福音，也带来了潜在的威胁。

量子物理学是人们研究微观世界的理论，也有人称为研究量子现象的物理学。

由于宏观物体是由微观世界建构而成的，因此量子物理学不仅是研究微观世界结构的工具，而且在深入研究宏观物体的微结构和特殊的物理性质中也发挥着巨大作用。

我们把科学家们在研究原子、分子、原子核、基本粒子时所观察到的关于微观世界的系列特殊的物理现象称为量子现象。

量子世界除了其线度极其微小之外（10-10～10-15m量级），另一个主要特征是它们所涉及的许多宏观世界所对应的物理量往往不能取连续变化的值，（如：坐标、动量、能量、角动量、自旋），甚至取值不确定。

许多实验事实表明，量子世界满足的物理规律不再是经典的牛顿力学，而是量子物理学。

建立

量子物理学是在20世纪初，物理学家们在研究微观世界（原子、分子、原子核…）的结构和运动规律的过程中，逐步建立起来的。

量子概念是1900年普朗克首先提出的，期间，经过玻尔、德布罗意、玻恩、海森柏、薛定谔、狄拉克、爱因斯坦等许多物理大师的创新努力，到20世纪30年代，初步建立了一套完整的量子力学理论。

基本特征

量子物理学创立者马克斯·普朗克

尽管量子力学是为描述远离我们的日常生活经验的抽象原子世界而创立的，但它对日常生活的影响无比巨大。

没有量子力学作为工具，就不可能有化学、生物、医学以及其他每一个关键学科的引人入胜的进展。

没有量子力学就没有全球经济可言，因为作为量子力学的产物的电子学革命将我们带入了计算机时代。

同时，光子学的革命也将我们带入信息时代。

量子物理的杰作改变了我们的世界，科学革命为这个世界带来了的福音，也带来了潜在的威胁。

独特地位：量子理论是科学史上能最精确地被实验检验的理论，是科学史上最成功的理论。

量子力学深深地困扰了它的创立者，然而，直到它本质上被表述成通用形式的今天，一些科学界的精英们尽管承认它强大的威力，却仍然对它的基础和基本阐释不满意。

马克斯·普朗克（MaxPlanck）提出量子概念100多年了，在他关于热辐射的经典论文中，普朗克假定振动系统的总能量不能连续改变，而是以不连续的能量子形式从一个值跳到另一个值。

能量子的概念太激进了，普朗克后来将它搁置下来。

随后，爱因斯坦在1905年（这一年对他来说是非凡的一年）认识到光量子化的潜在意义。

不过量子的观念太离奇了，后来几乎没有根本性的进展。

现代量子理论的创立则是崭新的一代物理学家花了20多年时间建立的。

内容

量子物理实际上包含两个方面。

一个是原子层次的物质理论：量子力学，正是它我们才能理解和操纵物质世界；另一个是量子场论，它在科学中起到一个完全不同的作用。

旧量子论

量子革命的导火线不是对物质的研究，而是辐射问题。

具体的挑战是理解黑体（即某种热的物体）辐射的光谱。

烤过火的人都很熟悉这样一种现象：热的物体发光，越热发出的光越明亮。

光谱的范围很广，当温度升高时，光谱的峰值从红线向黄线移动，然后又向蓝线移动（这些不是我们能直接看见的）。

结合热力学和电磁学的概念似乎可以对光谱的形状作出解释，不过所有的尝试均以失败告终。

然而，普朗克假定振动电子辐射的光的能量是量子化的，从而得到一个表达式，与实验符合得相当完美。

但是他也充分认识到，理论本身是很荒唐的，就像他后来所说的那样：“量子化只不过是一个走投无路的做法”

。

普朗克将他的量子假设应用到辐射体表面振子的能量上，如果没有新秀阿尔伯特·爱因斯坦（AlbertEinstein），量子物理恐怕要至此结束。