科學(xué)史上，大部分學(xué)科都不是一人之力完成的，只是會(huì)有一兩個(gè)甚至更多的代表，比如微積分，代表就是牛頓和萊布尼茨，但是費(fèi)馬、笛卡爾、羅伯瓦、笛沙格、巴羅、瓦里士、開普勒、卡瓦列利等知名數(shù)學(xué)家所提出的理論都為微積分的創(chuàng)立做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。跟微積分一樣，力量力學(xué)在20世紀(jì)初由普朗克、尼玻爾、海森堡、薛定諤、泡利、德布羅意、玻恩、費(fèi)米、狄拉克、愛因斯坦、康普頓等一大批物理學(xué)家共同創(chuàng)立的。這些人組成的隊(duì)伍可以說(shuō)是物理家最強(qiáng)陣容，自不用說(shuō)這些人當(dāng)中大部分都獲得了諾貝爾獎(jiǎng)，他們所提出的理論即使不是物理專業(yè)的學(xué)者們也耳熟能詳，其中有普朗克常數(shù)、海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理、薛定諤的貓、德布羅意波等等。愛因斯坦的相對(duì)論更是無(wú)人不知。量子力學(xué)和相對(duì)論一起被認(rèn)為是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大基本支柱。除通過(guò)廣義相對(duì)論描寫的引力外，其它所有物理基本相互作用均可以在量子力學(xué)的框架內(nèi)得到理論支持和描畫。

（第五屆索爾維會(huì)議，上述科學(xué)家很多都能在里面找到）

隨著科學(xué)不斷向前地發(fā)展，許多現(xiàn)象都讓物理學(xué)家們困惑不解，這時(shí)候經(jīng)典的物理學(xué)理論已經(jīng)無(wú)法幫助人們揭開這些神秘現(xiàn)象的面紗，經(jīng)典力學(xué)和經(jīng)典動(dòng)力學(xué)在描述微觀系統(tǒng)時(shí)的不足越來(lái)越捉襟見肘。在這種情況下量子力學(xué)呼之欲出。

19世紀(jì)末，人們樂(lè)觀地認(rèn)為物理學(xué)的大廈已經(jīng)建成，剩下的工作就是在小數(shù)點(diǎn)后面完善那些業(yè)已成型的理論。但這時(shí)有了三個(gè)創(chuàng)世紀(jì)的發(fā)現(xiàn)，即X 射線、放射性和電子。另外，還有兩朵漂浮在經(jīng)典物理學(xué)上空的兩朵著名的烏云，分別是邁克耳遜-莫雷實(shí)驗(yàn)與“以太”說(shuō)破滅和黑體輻射與“紫外災(zāi)難”。種種跡象和發(fā)現(xiàn)表明，經(jīng)典物理學(xué)并不是物理學(xué)的盡頭，有一扇神圣的大門等待著開啟。

以上這些就是量子力學(xué)建立的背景和前提。

量子力學(xué)的建立是一個(gè)相對(duì)其他學(xué)科來(lái)說(shuō)并不算漫長(zhǎng)的過(guò)程，從1900年開始至今也不過(guò)一百多年。在這一百多年，出現(xiàn)了上述因?yàn)檠芯苛孔恿W(xué)而被歷史銘記的物理學(xué)家們。

導(dǎo)致量子論出現(xiàn)的是一個(gè)古典熱力學(xué)難題即黑體輻射問(wèn)題。1900年，世紀(jì)之交，普朗克提出了量子假說(shuō)，假定黑體以hv為單位不連續(xù)的發(fā)射和接收輻射，計(jì)算出了黑體輻射能量分布公式，成功地從理論上解釋了黑體輻射現(xiàn)象。普朗克將最小的不可再分的能量單元稱作“能量子”或“量子”。當(dāng)年12月14日，他將這一假說(shuō)報(bào)告了德國(guó)物理學(xué)會(huì)，宣告了量子論的誕生。所以有觀點(diǎn)稱普朗克為量子力學(xué)的創(chuàng)始人，從這一點(diǎn)來(lái)看并不為過(guò)。因?yàn)樗坏岢隽恕傲孔印边@一概念，還通過(guò)學(xué)說(shuō)報(bào)告的方法向世人展示了量子論。但遺憾的是，由于量子力學(xué)對(duì)于傳統(tǒng)的物理學(xué)顯得格格不入，不僅當(dāng)時(shí)許多有名望的物理學(xué)家對(duì)此進(jìn)行了不遺余力的抨擊，就連提出這一學(xué)說(shuō)的普朗克也有所動(dòng)搖。這時(shí)候物理學(xué)界永遠(yuǎn)的大V愛因斯坦站了出來(lái)。

目光凝重的普朗克

1905年愛因斯坦再下一城，引進(jìn)光量子的概念，推導(dǎo)出光子的能量、動(dòng)量與輻射的頻率和波長(zhǎng)之間的方程式，解釋了光電效應(yīng)。愛因斯坦是第一個(gè)意識(shí)到量子概念的普遍意義，并將其運(yùn)用到其它問(wèn)題上的科學(xué)家。自牛頓以來(lái)，科學(xué)家們就對(duì)光的微粒說(shuō)和波動(dòng)說(shuō)進(jìn)行了無(wú)休止的爭(zhēng)論，愛因斯坦的量子理論則解決了這個(gè)問(wèn)題：光既有波動(dòng)性，又有粒子性，既非經(jīng)典的粒子也非經(jīng)典的波，這就是光的波粒二象性。主要由于愛因斯坦的所做的貢獻(xiàn)，使得量子理論在提出后的十年蓬勃發(fā)展。

一開始，量子力學(xué)主要是研究微觀粒子。所以說(shuō)，當(dāng)粒子的大小由宏觀過(guò)渡到微觀時(shí)，它所遵循的規(guī)律也由經(jīng)典力學(xué)進(jìn)化為量子力學(xué)。

接下來(lái)發(fā)力的是玻爾。1913年，玻爾提出了以他命名的玻爾模型，這個(gè)模型為原子結(jié)構(gòu)和光譜線，給出了一個(gè)理論原理。玻爾認(rèn)為電子只能在一定能量的軌道上運(yùn)轉(zhuǎn)。外層軌道比內(nèi)層軌道可以容納更多的電子；較外層軌道的電子數(shù)決定了元素的化學(xué)性質(zhì)。如果外層軌道的電子落入內(nèi)層軌道，將釋放出一個(gè)帶固定能量的光子。

1924年，玻恩在一篇論文中使用“量子力學(xué)”這個(gè)詞匯。這也標(biāo)志著以普朗克、愛因斯坦和玻爾對(duì)量子力學(xué)所做的研究告一段落，同時(shí)開啟了量子力學(xué)研究百花齊放的新篇章。

薛定諤的貓

沿著物質(zhì)波概念繼續(xù)前進(jìn)并創(chuàng)立了波動(dòng)力學(xué)的是奧地利物理學(xué)家薛定諤。薛定諤于1925年推出了一個(gè)相對(duì)論的波動(dòng)方程。而薛定諤關(guān)于一只放在裝有毒氣盒子里的貓是死是活的經(jīng)典問(wèn)題也成為量子力學(xué)一個(gè)著名的假設(shè)，在許多科幻小說(shuō)中都可以見到這只貓的影子。從此，量子力學(xué)跟概率和塌縮兩個(gè)詞匯結(jié)下了不解之緣。

量子力學(xué)研究人才輩出，而是越是年輕的科學(xué)家越容易提出新鮮的觀點(diǎn)。德國(guó)青年物理學(xué)家海森堡創(chuàng)立了解決量子波動(dòng)理論的矩陣方法。在英國(guó)，比他年輕一歲的狄拉克改進(jìn)了矩陣力學(xué)的數(shù)學(xué)形式，使其成為一個(gè)概念完整、邏輯自洽的理論體系。

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眾人拾柴助力量子力學(xué)建立

圖文簡(jiǎn)介

量子力學(xué)和相對(duì)論一起被認(rèn)為是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大基本支柱。