用什麼方法研究量子力學的歷史

⑴ 量子力學研究的方法是什麼

量子力學是用波函數描寫微觀粒子的運動狀態，以薛定諤方程確定波函數的變化規律，並用算符或矩陣方法對各物理量進行計算。因此量子力學在早期也稱為波動力學或矩陣力學。量子力學的規律用於宏觀物體或質量和能量相當大的粒子時，也能得出經典力學的結論。在解決原子核和基本粒子的某些問題時，量子力學必須與狹義相對論結合起來（相對論量子力學），並由此逐步建立了現代的量子場論。

⑵ 研究性學習報告 量子力學發展史

量子相干助力光合作用
光合作用是植物、藻類利用葉綠素和某些細菌利用其細胞本身，在可見光的照射下，將二氧化碳和水（細菌為硫化氫和水）轉化為有機物，並釋放出氧氣（細菌釋放氫氣）的生化過程。這個過程對於生物界的幾乎所有生物來說都是至關重要、不可或缺的，因此，光合作用歷來也是科學家們關注的焦點。
研究人員一直懷疑，在光合作用內發生著一些非同尋常的事情。自從上世紀30年代開始，科學家們就已經認識到，這個過程必須由量子力學來描述。量子力學認為，諸如電子等粒子常常表現出波一樣的行動。擊中一個天線分子的光子會激起一波一波帶能量的粒子——應激子，就像石頭落入池塘會激起波紋一樣。這些應激子接著會從一個分子「旅行」到另一個分子，直到到達反應中心，但是，它們的「旅行」路徑是由隨機的、未受指導的跳躍組成還是其行動更富有組織性？很多現代科學家已經指出，這些應激子可能是相乾的，它們的波紋會延展到多個分子那兒，然而，與此同時，它們也會保持同步並且互相加強。
科學家們因此得出了一個很簡單的結論：相乾量子波同時能以兩種或多種狀態存在，因此，具有相乾性的應激子一次能以兩種或多種路徑穿越天線分子組成的「森林」。事實上，它們能同時探測到多個可能的選擇，並自動選擇最有效的方式到達反應中心。
四年前，兩個科研團隊在美國加州大學伯克利分校的化學家格拉漢姆·弗萊明的領導下試圖獲得能支持這種假設的實驗證據。其中一個團隊使用一系列極短的激光脈沖來探測綠色硫細菌的光合作用器官。盡管科學家們不得不使用固態氮將樣本冷卻到77K（-196攝氏度），但激光中探測到的數據清晰地顯示出了相干應激態存在的證據。第二個團隊以紫細菌為研究對象進行了同樣的實驗，並在180K（-93攝氏度）下操作時，發現了同樣的量子相乾性。

⑶ 量子力學的發展史

量子力學是在舊量子論的基礎上發展起來的。舊量子論包括普朗克的量子假說、愛因斯坦的光量子理論和玻爾的原子理論。 1900年，普朗克提出輻射量子假說，假定電磁場和物質交換能量是以間斷的形式(能量子)實現的，能量子的大小同輻射頻率成正比，比例常數稱為普朗克常數，從而得出黑體輻射能量分布公式，成功地解釋了黑體輻射現象。 1905年，愛因斯坦引進光量子(光子)的概念，並給出了光子的能量、動量與輻射的頻率和波長的關系，成功地解釋了光電效應。其後，他又提出固體的振動能量也是量子化的，從而解釋了低溫下固體比熱問題。 1913年，玻爾在盧瑟福有核原子模型的基礎上建立起原子的量子理論。按照這個理論，原子中的電子只能在分立的軌道上運動，原子具有確定的能量，它所處的這種狀態叫「定態」，而且原子只有從一個定態到另一個定態，才能吸收或輻射能量。這個理論雖然有許多成功之處，但對於進一步解釋實驗現象還有許多困難。 在人們認識到光具有波動和微粒的二象性之後，為了解釋一些經典理論無法解釋的現象，法國物理學家德布羅意於1923年提出微觀粒子具有波粒二象性的假說。德布羅意認為：正如光具有波粒二象性一樣，實體的微粒(如電子、原子等)也具有這種性質，即既具有粒子性也具有波動性。這一假說不久就為實驗所證實。 由於觀粒子具有波粒二象性，微觀粒子所遵循的運動規律就不同於宏觀物體的運動規律，描述微觀粒子運動規律的量子力學也就不同於描述宏觀物體運動規律的經典力學。當粒子的大小由微觀過渡到宏觀時，它所遵循的規律也由量子力學過渡到經典力學量子力學與經典力學的差別首先表現在對粒子的狀態和力學量的描述及其變化規律上。在量子力學中，粒子的狀態用波函數描述，它是坐標和時間的復函數。為了描寫微觀粒子狀態隨時間變化的規律，就需要找出波函數所滿足的運動方程。這個方程是薛定諤在1926年首先找到的，被稱為薛定諤方程。當微觀粒子處於某一狀態時，它的力學量(如坐標、動量、角動量、能量等)一般不具有確定的數值，而具有一系列可能值，每個可能值以一定的幾率出現。當粒子所處的狀態確定時，力學量具有某一可能值的幾率也就完全確定。這就是1927年，海森伯得出的測不準關系，同時玻爾提出了並協原理，對量子力學給出了進一步的闡釋。量子力學和狹義相對論的結合產生了相對論量子力學。經狄拉克、海森伯和泡利等人的工作發展了量子電動力學。20世紀30年代以後形成了描述各種粒子場的量子化理論——量子場論，它構成了描述基本粒子現象的理論基礎。量子力學是在舊量子論建立之後發展建立起來的。舊量子論對經典物理理論加以某種人為的修正或附加條件以便解釋微觀領域中的一些現象。由於舊量子論不能令人滿意，人們在尋找微觀領域的規律時，從兩條不同的道路建立了量子力學。1925年，海森堡基於物理理論只處理可觀察量的認識，拋棄了不可觀察的軌道概念，並從可觀察的輻射頻率及其強度出發，和玻恩、約爾丹一起建立起矩陣力學；1926年，薛定諤基於量子性是微觀體系波動性的反映這一認識，找到了微觀體系的運動方程，從而建立起波動力學，其後不久還證明了波動力學和矩陣力學的數學等價性；狄拉克和約爾丹各自獨立地發展了一種普遍的變換理論，給出量子力學簡潔、完善的數學表達形式，海森堡還提出了測不準原理。1926年，蘇黎世大學的奧地利物理學家薛定諤發展了另一種形式的量子力學—波動力學。1925年10月，薛定諤得到了一份德布羅意的關於物質波的博士論文，從中受到啟發。將電子的運動看作是波動的結果，其運動的方程應該是波動方程，方程決定著電子的波動屬性。1926年薛定諤連續發表了4片關於量子力學的論文，標志著波動力學的建立。薛定諤的理論一提出來就受到物理學獎的普遍關注和贊賞雖然海森堡的矩陣力學和薛定諤的波動力學出發點不同，從不同的思想發展而來，但它們解決同一問題是得到的結果確實一樣的。兩種體系的等價性也由薛定諤等人所證明，當然更高層次的證明是由英國物理學家狄拉克進行的，這將在後面有所涉及。由於海森堡和薛定諤在量子力學建立開創性的工作，他們分別獲得了1932年、1933年的諾貝爾物理學獎。1926年，玻恩把薛定諤的波動方程用於量子力學的散射過程，從而提出了波函數的統計解釋，量子力學才真正從一大堆的假設中找到了科學道理。玻恩認為只有薛定諤的那種形式才能對非周期性的現象給出簡單的描述。經過充分的研究後，玻恩指出薛定諤的波函數是一種概率的振幅，它的模的平方對應於側到的電子的概率的分布這個解釋的確給我們一個清晰的圖像，在電子衍射時，後面的屏上電子的分布確實是電子的波函數疊加的結果，電子射到某點的概率完全可以計算出來。實驗的結果與理論符合的很好。量子力學到此可以說是基本的框架已經建立，後面還有很多需要完善的地方。狄拉克和約爾丹各自獨立地發展了一種普遍的變換理論，給出量子力學簡潔、完善的數學表達形式；希爾伯特在1927年4月發表的一片文章中，將狄拉克和約爾丹觀念表述的更為清楚；海森堡在1927，又提出了微觀現象的測不準原理；1929年海森堡和泡利提出相對論性量子場論等。到現在量子力學理論已經相當豐富，然而完善工作還在由世界各地的理論物理學家們繼續進行著。在將來，或許會有更好的理論代替量子理論，這需要我們以後的理論工作進一步辛勤無私的奉獻。

⑷ 量子力學的歷史背景

19世紀末20世紀初，經典物理已經發展到了相當完善的地步，但在實驗方面又遇到了一些嚴重的困難，這些困難被看作是「晴朗天空的幾朵烏雲」，正是這幾朵烏雲引發了物理界的變革。下面簡述幾個困難： 19世紀末，許多物理學家對黑體輻射非常感興趣。黑體是一個理想化了的物體，它可以吸收，所有照射到它上面的輻射，並將這些輻射轉化為熱輻射，這個熱輻射的光譜特徵僅與該黑體的溫度有關。使用經典物理這個關系無法被解釋。通過將物體中的原子看作微小的諧振子，馬克斯·普朗克得以獲得了一個黑體輻射的普朗克公式。但是在引導這個公式時，他不得不假設這些原子諧振子的能量，不是連續的（這與經典物理學的觀點相違背），而是離散的： En=nhν
這里n是一個整數，h是一個自然常數。（後來證明正確的公式，應該以n+1/2來代替n，參見零點能量。）。1900年，普朗克在描述他的輻射能量子化的時候非常地小心，他僅假設被吸收和放射的輻射能是量子化的。今天這個新的自然常數被稱為普朗克常數來紀念普朗克的貢獻。其值： 由於紫外線照射，大量電子從金屬表面逸出。經研究發現，光電效應呈現以下幾個特點：
a. 有一個確定的臨界頻率，只有入射光的頻率大於臨界頻率，才會有光電子逸出。
b. 每個光電子的能量只與照射光的頻率有關。
c. 入射光頻率大於臨界頻率時，只要光一照上，幾乎立刻觀測到光電子。
以上3個特點，c是定量上的問題，而a、b在原則上無法用經典物理來解釋。 光譜分析積累了相當豐富的資料，不少科學家對它們進行了整理與分析，發現原子光譜是呈分立的線狀光譜而不是連續分布。譜線的波長也有一個很簡單的規律。
Rutherford模型發現後，按照經典電動力學，加速運動的帶電粒子將不斷輻射而喪失能量。故，圍繞原子核運動的電子終會因大量喪失能量而』掉到』原子核中去。這樣原子也就崩潰了。現實世界表明，原子是穩定的存在著。
能量均分定理
在溫度很低的時候能量均分定理不適用。 量子理論是首先在黑體輻射問題上突破的。Planck為了從理論上推導他的公式，提出了量子的概念-h，不過在當時沒有引起很多人的注意。Einstein利用量子假設提出了光量子的概念，從而解決了光電效應的問題。Einstein還進一步把能量不連續的概念用到了固體中原子的振動上去，成功的解決了固體比熱在T→0K時趨於0的現象。光量子概念在Compton散射實驗中得到了直接的驗證。
玻爾的量子論
Bohr把Planck-Einstein的概念創造性的用來解決原子結構和原子光譜的問題，提出了他的原子的量子論。主要包括兩個方面：
a. 原子能且只能穩定的存在分立的能量相對應的一系列的狀態中。這些狀態成為定態。
b. 原子在兩個定態之間躍遷時，吸收或發射的頻率v是唯一的，由hv=En-Em 給出。
Bohr的理論取得了很大的成功，首次打開了人們認識原子結構的大門，但是隨著人們對原子認識進一步加深，它存在的問題和局限性也逐漸為人們發現。 量子力學本身是在1923-1927年一段時間中建立起來的。兩個等價的理論---矩陣力學和波動力學幾乎同時提出。矩陣力學的提出與Bohr的早期量子論有很密切的關系。Heisenberg一方面繼承了早期量子論中合理的內核，如能量量子化、定態、躍遷等概念，同時又摒棄了一些沒有實驗根據的概念，如電子軌道的概念。Heisenberg、Bohn和Jordan的矩陣力學，從物理上可觀測量，賦予每一個物理量一個矩陣，它們的代數運算規則與經典物理量不同，遵守乘法不可易的代數。波動力學來源於物質波的思想。Schr dinger在物質波的啟發下，找到一個量子體系物質波的運動方程-Schr dinger方程，它是波動力學的核心。後來Schr dinger還證明，矩陣力學與波動力學完全等價，它是同一種力學規律的兩種不同形式的表述。事實上，量子理論還可以更為普遍的表述出來，這是Dirac和Jordan的工作。
量子物理學的建立是許多物理學家共同努力的結晶，它標志著物理學研究工作第一次集體的勝利。

⑸ 量子力學史

有人引用量子力學中的隨機性支持自由意志說，但是第一，這種微觀尺度上的隨機性和通常意義下的宏觀的自由意志之間仍然有著難以逾越的距離；第二，這種隨機性是否不可約簡(irrecible)還難以證明，因為人們在微觀尺度上的觀察能力仍然有限。
自然界是否真有隨機性還是一個懸而未決的問題。統計學中的許多隨機事件的例子，嚴格說來實為決定性的。 量子力學是研究微觀粒子的運動規律的物理學分支學科，它主要研究原子、分子、凝聚態物質，以及原子核和基本粒子的結構、性質的基礎理論，它與相對論一起構成了現代物理學的理論基礎。量子力學不僅是近代物理學的基礎理論之一，而且在化學等有關學科和許多近代技術中也得到了廣泛的應用。

量子力學的發展簡史

量子力學是在舊量子論的基礎上發展起來的。舊量子論包括普朗克的量子假說、愛因斯坦的光量子理論和玻爾的原子理論。

1900年，普朗克提出輻射量子假說，假定電磁場和物質交換能量是以間斷的形式(能量子)實現的，能量子的大小同輻射頻率成正比，比例常數稱為普朗克常數，從而得出黑體輻射能量分布公式，成功地解釋了黑體輻射現象。

1905年，愛因斯坦引進光量子(光子)的概念，並給出了光子的能量、動量與輻射的頻率和波長的關系，成功地解釋了光電效應。其後，他又提出固體的振動能量也是量子化的，從而解釋了低溫下固體比熱問題。

1913年，玻爾在盧瑟福有核原子模型的基礎上建立起原子的量子理論。按照這個理論，原子中的電子只能在分立的軌道上運動，原子具有確定的能量，它所處的這種狀態叫「定態」，而且原子只有從一個定態到另一個定態，才能吸收或輻射能量。這個理論雖然有許多成功之處，但對於進一步解釋實驗現象還有許多困難。

在人們認識到光具有波動和微粒的二象性之後，為了解釋一些經典理論無法解釋的現象，法國物理學家德布羅意於1923年提出微觀粒子具有波粒二象性的假說。德布羅意認為：正如光具有波粒二象性一樣，實體的微粒(如電子、原子等)也具有這種性質，即既具有粒子性也具有波動性。這一假說不久就為實驗所證實。

德布羅意的波粒二象性假設：E=ħω，p=h/λ，其中ħ＝h/2π，可以由E=p²/2m得到λ＝√(h²/2mE)。

由於微觀粒子具有波粒二象性，微觀粒子所遵循的運動規律就不同於宏觀物體的運動規律，描述微觀粒子運動規律的量子力學也就不同於描述宏觀物體運動規律的經典力學。當粒子的大小由微觀過渡到宏觀時，它所遵循的規律也由量子力學過渡到經典力學。

量子力學與經典力學的差別首先表現在對粒子的狀態和力學量的描述及其變化規律上。在量子力學中，粒子的狀態用波函數描述，它是坐標和時間的復函數。為了描寫微觀粒子狀態隨時間變化的規律，就需要找出波函數所滿足的運動方程。這個方程是薛定諤在1926年首先找到的，被稱為薛定諤方程。

當微觀粒子處於某一狀態時，它的力學量(如坐標、動量、角動量、能量等)一般不具有確定的數值，而具有一系列可能值，每個可能值以一定的幾率出現。當粒子所處的狀態確定時，力學量具有某一可能值的幾率也就完全確定。這就是1927年，海森伯得出的測不準關系，同時玻爾提出了並協原理，對量子力學給出了進一步的闡釋。

量子力學和狹義相對論的結合產生了相對論量子力學。經狄拉克、海森伯和泡利等人的工作發展了量子電動力學。20世紀30年代以後形成了描述各種粒子場的量子化理論——量子場論，它構成了描述基本粒子現象的理論基礎。

量子力學是在舊量子論建立之後發展建立起來的。舊量子論對經典物理理論加以某種人為的修正或附加條件以便解釋微觀領域中的一些現象。由於舊量子論不能令人滿意，人們在尋找微觀領域的規律時，從兩條不同的道路建立了量子力學。

1925年，海森堡基於物理理論只處理可觀察量的認識，拋棄了不可觀察的軌道概念，並從可觀察的輻射頻率及其強度出發，和玻恩、約爾丹一起建立起矩陣力學；1926年，薛定諤基於量子性是微觀體系波動性的反映這一認識，找到了微觀體系的運動方程，從而建立起波動力學，其後不久還證明了波動力學和矩陣力學的數學等價性；狄拉克和約爾丹各自獨立地發展了一種普遍的變換理論，給出量子力學簡潔、完善的數學表達形式。

海森堡還提出了測不準原理，原理的公式表達如下：ΔxΔp≥ħ/2。

量子力學的基本內容

量子力學的基本原理包括量子態的概念，運動方程、理論概念和觀測物理量之間的對應規則和物理原理。

在量子力學中，一個物理體系的狀態由態函數表示，態函數的任意線性疊加仍然代表體系的一種可能狀態。狀態隨時間的變化遵循一個線性微分方程，該方程預言體系的行為，物理量由滿足一定條件的、代表某種運算的算符表示；測量處於某一狀態的物理體系的某一物理量的操作，對應於代表該量的算符對其態函數的作用；測量的可能取值由該算符的本徵方程決定，測量的期待值由一個包含該算符的積分方程計算。

態函數的平方代表作為其變數的物理量出現的幾率。根據這些基本原理並附以其他必要的假設，量子力學可以解釋原子和亞原子的各種現象。

根據狄拉克符號表示，態函數，用<Ψ|和|Ψ>表示，態函數的概率密度用ρ＝<Ψ|Ψ>表示，其概率流密度用（ħ/2mi）（Ψ*▽Ψ－Ψ▽Ψ*）表示，其概率為概率密度的空間積分。

態函數可以表示為展開在正交空間集里的態矢比如|Ψ（x）>＝∑|ρ_i>，其中|ρ_i>為彼此正交的空間基矢，<m|n>＝δm,n為狄拉克函數，滿足正交歸一性質。

態函數滿足薛定諤波動方程，iħ(d/dt)|m>=H|m>,分離變數後就能得到不含時狀態下的演化方程H|m>＝En|m>，En是能量本徵值，H是哈密頓能量運算元。

於是經典物理量的量子化問題就歸結為薛定諤波動方程的求解問題。

關於量子力學的解釋涉及許多哲學問題，其核心是因果性和物理實在問題。按動力學意義上的因果律說，量子力學的運動方程也是因果律方程，當體系的某一時刻的狀態被知道時，可以根據運動方程預言它的未來和過去任意時刻的狀態。

但量子力學的預言和經典物理學運動方程(質點運動方程和波動方程)的預言在性質上是不同的。在經典物理學理論中，對一個體系的測量不會改變它的狀態，它只有一種變化，並按運動方程演進。因此，運動方程對決定體系狀態的力學量可以作出確定的預言。

但在量子力學中，體系的狀態有兩種變化，一種是體系的狀態按運動方程演進，這是可逆的變化；另一種是測量改變體系狀態的不可逆變化。因此，量子力學對決定狀態的物理量不能給出確定的預言，只能給出物理量取值的幾率。在這個意義上，經典物理學因果律在微觀領域失效了。

據此，一些物理學家和哲學家斷言量子力學擯棄因果性，而另一些物理學家和哲學家則認為量子力學因果律反映的是一種新型的因果性——幾率因果性。量子力學中代表量子態的波函數是在整個空間定義的，態的任何變化是同時在整個空間實現的。

20世紀70年代以來，關於遠隔粒子關聯的實驗表明，類空分離的事件存在著量子力學預言的關聯。這種關聯是同狹義相對論關於客體之間只能以不大於光速的速度傳遞物理相互作用的觀點相矛盾的。於是，有些物理學家和哲學家為了解釋這種關聯的存在，提出在量子世界存在一種全局因果性或整體因果性，這種不同於建立在狹義相對論基礎上的局域因果性，可以從整體上同時決定相關體系的行為。

量子力學用量子態的概念表徵微觀體系狀態，深化了人們對物理實在的理解。微觀體系的性質總是在它們與其他體系，特別是觀察儀器的相互作用中表現出來。

人們對觀察結果用經典物理學語言描述時，發現微觀體系在不同的條件下，或主要表現為波動圖象，或主要表現為粒子行為。而量子態的概念所表達的，則是微觀體系與儀器相互作用而產生的表現為波或粒子的可能性。

量子力學表明，微觀物理實在既不是波也不是粒子，真正的實在是量子態。真實狀態分解為隱態和顯態，是由於測量所造成的，在這里只有顯態才符合經典物理學實在的含義。微觀體系的實在性還表現在它的不可分離性上。量子力學把研究對象及其所處的環境看作一個整體，它不允許把世界看成由彼此分離的、獨立的部分組成的。關於遠隔粒子關聯實驗的結論，也定量地支持了量子態不可分離

⑹ 請老師們告訴我有關量子力學的發展——謝謝——

量子力學的產生與發展

中國科學技術史學會 李安平

量子力學是描述微觀世界結構、運動與變化規律的物理科學。它是20世紀人類文明發展的一個重大飛躍，量子力學的發現引發了一系列劃時代的科學發現與技術發明，對人類社會的進步做出重要貢獻。

19世紀末正當人們為經典物理取得重大成就的時候，一系列經典理論無法解釋的現象一個接一個地發現了。德國物理學家維恩通過熱輻射能譜的測量發現的熱輻射定理。德國物理學家普朗克為了解釋熱輻射能譜提出了一個大膽的假設：在熱輻射的產生與吸收過程中能量是以hV為最小單位，一份一份交換的。這個能量量子化的假設不僅強調了熱輻射能量的不連續性，而且與輻射能量和頻率無關由振幅確定的基本概念直接相矛盾，無法納入任何一個經典範疇。當時只有少數科學家認真研究這個問題。

著名科學家愛因斯坦經過認真思考，於1905年提出了光量子說。1916年美國物理學家密立根發表了光電效應實驗結果，驗證了愛因斯坦的光量子說。

1913年丹麥物理學家玻爾為解決盧瑟福原子行星模型的不穩定（按經典理論，原子中電子繞原子核作圓周運動要輻射能量，導致軌道半徑縮小直到跌落進原子核，與正電荷中和），提出定態假設：原子中的電子並不像行星一樣可在任意經典力學的軌道上運轉，穩定軌道的作用量fpdq必須為h的整數倍（角動量量子化），即fpdq＝nh，n稱之為量子數。玻爾又提出原子發光過程不是經典輻射，是電子在不同的穩定軌道態之間的不連續的躍遷過程，光的頻率由軌道態之間的能量差AE＝hV確定，即頻率法則。這樣，玻爾原子理論以它簡單明晰的圖像解釋了氫原子分立光譜線，並以電子軌道態直觀地解釋了化學元素周期表，導致了72號元素鉛的發現，在隨後的短短十多年內引發了一系列的重大科學進展。這在物理學史上是空前的。

由於量子論的深刻內涵，以玻爾為代表的哥本哈根學派對此進行了深入的研究，他們對對應原理、矩陣力學、不相容原理、測不準關系、互補原理。量子力學的幾率解釋等都做出了貢獻。

1923年4月美國物理學家康普頓發表了X射線被電子散射所引起的頻率變小現象，即康普頓效應。按經典波動理論，靜止物體對波的散射不會改變頻率。而按愛因斯坦光量子說這是兩個「粒子」碰撞的結果。光量子在碰撞時不僅將能量傳遞而且也將動量傳遞給了電子，使光量子說得到了實驗的證明。

光不僅僅是電磁波，也是一種具有能量動量的粒子。1924年美籍奧地利物理學家泡利發表了「不相容原理」：原子中不能有兩個電子同時處於同一量子態。這一原理解釋了原子中電子的殼層結構。這個原理對所有實體物質的基本粒子（通常稱之為費米子，如質子、中子、誇克等）都適用，構成了量子統計力學———費米統計的基點。為解釋光譜線的精細結構與反常塞曼效應，泡利建議對於原於中的電子軌道態，除了已有的與經典力學量（能量、角動量及其分量）對應的三個量子數之外應引進第四個量子數。這個量子數後來稱為「自旋」，是表述基本粒子一種內在性質的物理量。

1924年，法國物理學家德布羅意提出了表達波粒二象性的愛因斯坦———德布羅意關系：E＝hV，p＝h／入，將表徵粒子性的物理量能量、動量與表徵波性的頻率、波長通過一個常數h相等。

1925年，德國物理學家海森伯和玻爾，建立了量子理論第一個數學描述———矩陣力學。1926年，奧地利科學家提出了描述物質波連續時空演化的偏微分方程———薛定愕方程，給出了量子論的另一個數學描述——波動力學。後來，物理學家把二者將矩陣力學與波動力學統一起來，統稱量子力學。

量子力學在低速、微觀的現象范圍內具有普遍適用的意義。它是現代物理學基礎之一，在現代科學技術中的表面物理、半導體物理、凝聚態物理、粒子物理、低溫超導物理、量子化學以及分子生物學等學科的發展中，都有重要的理論意義。量子力學的產生和發展標志著人類認識自然實現了從宏觀世界向微觀世界的重大飛躍。

⑺ 量子力學是怎麼誕生的

1900 ～ 1926 年是量子力學的醞釀時期，此時的量子力學是半經典半量子的學說，稱為舊量子論，開始於德國物理學家普朗克對黑體輻射的研究。黑體輻射是 1900 年經典物理（牛頓力學、麥克斯韋電動力學、熱力學與統計物理）所無法解決的幾個難題之一。舊理論導出的黑體輻射譜會產生發散困難，與實驗不符。普朗克於是提出「能量子」概念，認為黑體由大量振子組成，每個振子的能量是振子頻率的整數倍，這樣導出的黑體輻射譜與實驗完全符合。「能量子」是新的概念，它表明微觀系統的能量有可能是間隔的、跳躍式的，這與經典物理完全不同，普朗克因此就這樣吹響了新的物理征程的號角，這成為近代物理的開端之一。 1905 年，愛因斯坦把普朗克的「能量子」概念又向前推進了一步，認為輻射能量本來就是一份一份的，非獨振子所致，每一份都有一個物質承擔者——光量子，從而成功地解釋了光電效應。愛因斯坦本人在幾年後又比較成功地把量子論用到固體比熱問題中去。 1912 年，丹麥青年玻爾根據普朗克的量子論、愛因斯坦的光子學說以及盧瑟福的原子行星式結構模型，成功地導出了氫原子光譜線位置所滿足的公式，從這以後掀起了研究量子論的熱潮。 1924 年，法國貴族青年德布洛意根據光的波粒二象性理論、相對論及玻爾理論，推斷認為一般實物粒子也應具有波動性，提出了物質波的概念，經愛因斯坦褒揚及實驗驗證，直接導致了 1926 年奧地利學者薛定諤發明了量子力學的波動方程。與此同時，受玻爾對應原理和並協原理影響的德國青年海森堡提出了與薛定諤波動力學等價但形式不同的矩陣力學，也能成功地解釋原子光譜問題。矩陣力學和波動力學統稱量子力學，量子力學就這樣正式誕生。量子力學與經典力學對物質的描述有根本區別。量子力學認為「粒子軌道」概念是沒有意義的，因為我們不可能同時確定一個粒子的動量和位置，我們能知道的就是粒子在空間出現的幾率。量子力學用波函數和算符化的力學量取代過去的軌道和速度等概念，將不可對易代數引進了物理。量子力學還第一次把復數引入了進來。

過去物理中引入復數只是一個為了方便的技巧，並無實質意義，但在量子力學中，虛數具有基本的物理意義，正如英國物理學家狄拉克在 70 年代所說的：「……這個復相位是極其重要的，因為它是所有涉現象的根源，而它的物理意義是隱含難解的……正是由於它隱藏得如此巧妙，人們才沒有能更早地建立量子力學。」可見復數第一次在量子力學中產生了不可被替代的物理意義。這個狄拉克在 20 年代後半期把當時薛定諤的非相對論性波動方程推廣到相對論情形，第一次實現了量子力學和相對論的聯姻。狄拉克所建立的方程是描述電子等一大類自旋為半整數的粒子的相對論性波動方程。由於組成現實世界的物質是自旋都為 1/2 的電子、質子和中子，所以狄拉克方程顯然特別重要。狄拉克方程能自然地預言電子的自旋為 1/2 ，解釋氫原子的精細結構，又預言存在正電子。不久，安德森就找到了正電子。狄拉克方程成為量子力學最有名的方程之一。這個狄拉克還將電磁場量子化，從理論上證實了 1905 年愛因斯坦的光子學說的最重要觀點——光是由光子組成的。作為一個體系，量子力學的建立大致在 20 世紀 20 年代末完成，此後量子力學就被應用到實際問題中去了。

⑻ 量子力學的學術論戰有那些學派各自觀點是什麼當前主流觀點是什麼

哥本哈根學派對量子力學的解釋

哥布哈根學派是20世紀20年代初期形成的，為首的是丹麥著名物理學家尼爾斯*玻爾，玻恩、海森伯、泡利以及狄拉克等是這個學派的主要成員．它的發源地是玻爾創立的哥本哈根理論物理研究所．哥本哈根學派對量子力學的創立和發展作出了傑出貢獻，並且它對量子力學的解釋被稱為量子力學的「正統解釋」．玻爾本人不僅對早期量子論的發展起過重大作用，而且他的認識論和方法論對量子力學的創建起了推動和指導作用，他提出的著名的「互補原理」是哥本哈根學派的重要支柱．玻爾領導的哥本哈根理論物理研究所成了量子理論研究中心，由此該學派成為當時世界上力量最雄厚的物理學派．
哥本哈根學派的解釋在定量方面首先表述為海森伯的不確定關系．這類由作用量量子h表述的數學關系，在1927年9月玻爾提出的互補原理中從哲學得到了概括和總結，用來解釋量子現象的基本特徵——波粒二象性．所謂互補原理也就是波動性和粒子性的互相補充．
該學派提出的量子躍遷語言和不確定性原理(即測不準關系)及其在哲學意義上的擴展(互補原理)在物理學界得到普遍的採用．因此，哥本哈根學派對量子力學的物理解釋以及哲學觀點，理所當然是諸多學派的主體，是正統的、主要的解釋．
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量子力學的隨機解釋

隨機解釋認為，通過研究薛定諤方程與費曼積分、馬爾科夫過程之間的聯系，認為應把量子力學解釋為一種經典的概率理論或統計過程理論．這些過程是隨機的，例如，用布朗運動理論解釋不確定關系．
最早對量子理論作隨機解釋的薛定諤和隨後的玻普通過對隨機過程的研究認為，波粒二象性的矛盾是由於波被看作是一種獨立的實在，如果波被看作是粒子系綜的集體特性，例如聲波那樣，就不存在矛盾了．後來，他們藉助量子場中的產生和湮沒過程，建立起一種推廣了的統計力學，由此推出量子力學的規律．他們進一步認為波函數只是表示時空中事件出現的次序．由於基本事件按其本性來講是分立地產生和消失的，所以這些次序的規律具有統計的性質．隨著統計電動力學的發展，發現經典隨機體系與量子力學體系之間具有很大的類似性．
薛定諤還認為，只能把「客觀實在性」歸屬於波而不歸屬於粒子，並且不準備把波僅僅解釋為「概率波」．因而他認為，只有位形空間中的波是通常解釋中的概率波，而三維物質波或輻射波都不是概率波，但卻有連續的能量和動量密度，就象麥克斯韋理論中的電磁場一樣．薛定諤因此正確地強調指出，在這一點上，可以設想這些過程是比它們通常的情況更為連續．在通常的量子論解釋中，它包含在從可能到現實的轉變中．

愛因斯坦與玻爾關於量子力學解釋的大論戰

愛因斯坦與玻爾關於量子力學解釋的不同觀點之間的大論戰是量子力學創建和發展過程中最具有代表性意義的一場爭論，因而本文特作比較深入完整的闡述和分析．
玻爾1918年提出對應原理，認為量子理論能以一定的方式同經典理論一致起來．即認為原子保持量子狀態的特性和穩定性有一定限度．只有當外來干擾的強度不足以把原子激發到較高量子狀態時，原子才顯現量子特徵．如果在非常強烈的干擾下，那麼量子效應的特性將完全消失，原子也就帶有古典性質．海森伯正是按這一原理和可觀察量是物理理論基礎創立了矩陣力學．波動力學也是通過量子和經典的對應性建立起來的．1927年海森伯提出「不確定關系」後，玻爾接著於同年9月在義大利科摩城召開的紀念伏打逝世100周年國際物理學會議上發表了題為《量子公設和原子理論的晚近發展》的演講，提出了著名的「互補原理」，引起學術界很大震動．互補原理認為：微粒和波的概念是互相補充的，同時又是互相矛盾的，它們是運動過程中的互補圖像．玻爾特別指出，觀察微觀現象的特殊性，由於微觀客體中最小作用量子h要起重要作用，因此微觀客體和測量儀器之間的相互作用是不能忽略的．這種相互作用在原則上是不可控制的，是量子現象不可分割的組成部分．這種不可控制的相互作用的數學表示是「不確定關系」．這決定了量子力學的規律只能是概率性的．為了描述微觀客體，必須拋棄決定性的因果性原理．量子力學精確地描寫了單個粒子體系狀態，它是完備的．玻爾特別強調微觀客體的行為有賴於觀測條件．他認為一個物理量或特徵，不是本身即存在，而是由我們作觀測或度量時才有意義．哥本哈根學派寫了大量文章，宣傳互補原理，提出了客觀不可分的觀點．他們還將互補原理推廣到生物學、心理學，甚至社會歷史各個領域，認為互補原理是一切科學研究的指導思想．
1927年10月24日至29日在布魯塞爾召開了第五屆索爾威會議，玻爾在會上又一次闡述了他的互補原理．量子力學的哥本哈根解釋為眾多的物理學家所接受，成為量子力學的正統解釋．但是在會上，互補原理卻遭到了愛因斯坦、薛定諤等人的強烈反對，開始了物理學史上前所未有的長達幾十年之久的愛因斯坦-玻爾大論戰．
實際上，愛因斯坦和玻爾的論戰從1920年4月就已經開始了．當時，玻爾到愛因斯坦所在的德國柏林訪問，第一次與愛因斯坦會面．他們兩人就量子理論的發展交換了意見，談話的主題是關於光的波粒二象性的認識問題．乍看起來，這次爭論好象是愛因斯坦主張，完備的光理論必須以某種方式將波動性和粒子性結合起來，而玻爾卻固守光的經典波動理論，否認光子理論基本方程的有效性．然而，仔細分析就會發現玻爾強調需要同經典力學的觀念作徹底的決裂，而愛因斯坦則雖贊成光的波粒二象性，但卻堅信波和粒子這兩個側面可以因果性地相互聯系起來．
愛因斯坦堅決反對量子力學的概率解釋，不贊成拋棄因果性和決定性的概念．他堅信基本理論不應當是統計性的．他說，「上帝是不會擲骰子的．」他認為在概率解釋的後面應當有更深一層的關系，把場作為物理學更基本的概念，而把粒子歸結為場的奇異點，他還試圖把量子理論納入一個基於因果性原理和連續性原理的統一場論中去，因此他在第五屆索爾威會議上支持德布羅意的導波理論，並且在發言中強調量子力學不能描寫單個體系的狀態，只能描寫許多全同體系的一個系綜的行為，因而是不完備的理論．
由此可見,
量子力學的發展是個充滿爭吵的發展.主要有哥本哈根\玻爾\愛因斯坦 3個學派的爭論

⑼ 量子物理學是如何開始的它起源的歷史是什麼

最初的答案是:誰發明了量子物理學?

這是第一次索爾維會議的照片，於1911年由比利時商人歐內斯特·索爾維組織:

座位(左至右):W. Nernst, M. Brillouin, E. Solvay, H. Lorentz, E. Warburg, J. Perrin, W. Wien, M.居里和H. Poincare;

候選者:R. Goldschmidt、M. Planck、H. Rubens、A. Sommerfeld、F. Lindemann、M. de Broglie、M. Knudsen、F. hasenhrl、G. Hostelet、E. Herzen、J.H. Jeans、E. Rutherford、H. Kamerlingh Onnes、A. Einstein和P. Langevin。

這些好人負責發現和完善「舊量子理論」，該理論為原子的量子化能級提供了處方，但沒有真正的自我一致性或洞察力。

英國薩里大學(University of Surrey)分子遺傳學教授、量子生物學中心(Centre for Quantum Biology)聯席主任約翰•喬•麥克法登(Johnjoe McFadden)表示：人們錯誤地認為，量子生物學是一門非常新的科學學科，其實它在二戰之前就開始了。當時一些量子物理學家試圖理解生命本身有什麼特別之處，以及量子力學是否可以為這一問題提供任何線索。在這篇論文中講述了這一切是如何開始的，以及為什麼它現在才「卷土」重來。

⑽ 量子力學到底是什麼，它從何而來

量子力學就是一門經典物理學科。通俗地講，量子力學是物理學中的一門基礎學科，主要用來研究世界上的微觀粒子運動的變化規律，是物理學中的基礎理論之一。量子力學是很多科學家共同研究出來的成果，這門學科凝聚了很多科學家的心血，如薛定諤、玻爾等。

量子力學屬於力學的一種，顧名思義，是物理學中的一個重要板塊。它的研究對象主要是微觀粒子，比如原子、分子。量子力學可以研究它們的凝聚、激發狀態和基本性質，它與相對論一起，構成了現代物理學的理論基礎。量子力學主要包括原子物理學，固體物理學，粒子物理學等相關學科。

讀者朋友們，你們聽懂了關於量子力學的原理了嗎？如果有什麼不懂的，歡迎在評論區留言，我們一起討論。