• 1.摘要
  • 2.基本信息
  • 3.简介
  • 4.发展历程
  • 4.1.初期
  • 4.2.建立
  • 4.3.发展
  • 5.内涵
  • 5.1.不确定性
  • 5.2.质疑
  • 5.3.应用
  • 5.4.争议
  • 6.比较
  • 6.1.悖论与量子论
  • 6.2.相对论与量子论
  • 7.待解释
  • 7.1.疑问
  • 7.2.波是一种几率
  • 7.3.轮盘赌
  • 8.科学家
  • 8.1.综述
  • 8.2.爱因斯坦
  • 8.3.卢瑟福
  • 8.4.玻尔
  • 8.5.薛定谔
  • 8.6.海森伯
  • 9.量子论与量子通信

量子论

2
现代物理学的两大基石之一

量子论是现代物理学的两大基石之一。量子论提供了新的关于自然界的观察、思考和表述方法。量子论揭示了微观物质世界的基本规律,为原子物理学、固体物理学、核物理学、粒子物理学以及现代信息技术奠定了理论基础。它能很好地解释原子结构、原子光谱的规律性、化学元素的性质、光的吸收与辐射,粒子的无限可分和信息携带等。尤其它的开放性和不确定性,启发人类更多的发现和创造。

基本信息

  • 中文名

    量子论

  • 外文名

    quantum theory

  • 别名

    量子理论

  • 所属学科

    物理学

  • 提出者

    普朗克

  • 适用领域

    黑体辐射

简介

大家都熟悉光是有波粒二象性的,也都知道光双缝的干涉实验是证明了光存在波的属性的,实验结果是在光线通过双缝后在后面的荧幕上产生了干涉条纹。

改变一下实验条件:每一次只发射一个光粒子,结果将是如何?荧幕上是否会产生如同波干涉一样的条纹么(如果是粒子没有其他粒子影响,按经典理论该粒子应当重复之前路径)?结果是即便一次只发射一个光粒子,这个粒子依旧会产生干涉(显像位置按概率出现,无法使用经典理论解释)。

由此引出了量子论的关键观点:“微观世界里,上帝也在玩骰子”(不确定性原理)。

发展历程

量子理论的创建过程是一部壮丽的史诗。

初期

1900年普朗克为了克服经典理论解释黑体辐射规律的困难,引入了能量子概念,为量子理论奠定了基石。

随后,爱因斯坦针对光电效应实验与经典理论的矛盾,提出了光量子假说,并在固体比热问题上成功地运用了能量子概念,为量子理论的发展打开了局面。

1913年,玻尔在卢瑟福有核模型的基础上运用量子化概念,提出玻尔的原子理论,对氢光谱作出了满意的解释,使量子论取得了初步胜利。随后,玻尔、索末菲和其他物理学家为发展量子理论花了很大力气,却遇到了严重困难,旧量子论陷入困境。

建立

1923年,德布罗意提出了物质波假说,将波粒二象性运用于电子之类的粒子束,把量子论发展到一个新的高度。

1925年-1926年薛定谔率先沿着物质波概念成功地确立了电子的波动方程,为量子理论找到了一个基本公式,并由此创建了波动力学。

几乎与薛定谔同时,海森伯写出了以“关于运动学和力学关系的量子论的重新解释”为题的论文,创立了解决量子波动理论的矩阵方法。

1925年9月,玻恩与另一位物理学家约丹合作,将海森伯的思想发展成为系统的矩阵力学理论。不久,狄拉克改进了矩阵力学的数学形式,使其成为一个概念完整、逻辑自洽的理论体系。

1926年薛定谔发现波动力学和矩阵力学从数学上是完全等价的,由此统称为量子力学,而薛定谔的波动方程由于比海森伯的矩阵更易理解,成为量子力学的基本方程。

发展

量子论