量子理論
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中文名稱： 量子論 別稱： 量子力學 提出者： 普朗克 提出時間： 1900年 適用領域範圍： 黑體輻射 |
量子理論，19世紀末20世紀初，物理學處於新舊交替的時期。生產的發展和技術的提高，導致了物理實驗上一系列重大發現，使當時的經典物理理論大廈越發牢固，欣欣向榮，而唯一不協調的只是物理學天空上小小的"兩朵烏雲"。但是正是這兩朵烏雲卻揭開了物理學革命的序幕:一朵烏雲下降生了量子論，緊接着從另一朵烏雲下降生了相對論。量子論和相對論的誕生，使整個物理學面貌為之一新。[1]
量子論是現代物理學的兩大基石之一。量子論給我們提供了新的關於自然界的表述方法和思考方法。量子論揭示了微觀物質世界的基本規律，為原子物理學、固體物理學、核物理學和粒子物理學奠定了理論基礎。它能很好地解釋原子結構、原子光譜的規律性、化學元素的性質、光的吸收與輻射等。
目錄
量子理論的發展與建立
該文回顧了從量子理論提出到量子力學建立的一段歷史，詳細敘述了在量子理論發展過程中每一種新的思想提出的曲折經過。
馬克思有句名言:"歷史上有驚人的相似之處。"正處於新的世紀之交的20世紀的物理學碩果纍纍，但也遇到兩大困惑--夸克禁閉和對稱性破缺，這預示着物理學正面臨新的挑戰。重溫百年前量子論建立與發展的那段歷史，也許會使我們受到新的啟迪。
歷史的孕育
在19世紀末,經典物理學理論已經發展到相當完備的階段，幾個主要部門--力學，熱力學和分子運動論，電磁學以及光學，都已經建立了完整的理論體系，在應用上也取得了巨大成果，其主要標誌是:物體的機械運動在其速度遠小於光速的情況下，嚴格遵守牛頓力學的規律;電磁現象總結為麥克斯韋方程組;光現象有光的波動理論，最後也歸結為麥克斯韋方程組;熱現象有熱力學和統計物理的理論。
在當時看來，物理學的發展似乎已達到了巔峰，於是，多數物理學家認為物理學的重要定律均已找到，偉大的發現不會再有了，理論已相當完善了，以後的工作無非是在提高實驗精度和理論細節上作些補充和修正，使常數測得更精確而已。英國著名物理學家開爾文在一篇瞻望20世紀物理學的文章中，就曾談到:"在已經基本建成的科學大廈中，後輩物理學家只要做一些零碎的修補工作就行了。"
然而，正當物理學界沉浸在滿足的歡樂之中的時候，從實驗上陸續出現了一系列重大發現，如固體比熱、黑體輻射、光電效應、原子結構……
這些新現象都涉及物質內部的微觀過程，用已經建立起來的經典理論進行解釋顯得無能為力。特別是關於黑體輻射的實驗規律，運用經典理論得出的瑞利-金斯公式，雖然在低頻部分與實驗結果符合得比較好，但是隨着頻率的增加，輻射能量單調地增加，在高頻部分趨於無限大，即在紫色一端發散。這一情況被埃倫菲斯特稱為"紫外災難"。對邁克爾遜-莫雷實驗所得出的"零結果"更是令人費解，實驗結果表明，根本不存在"以太漂移"。這引起了物理學家的震驚，反映出經典物理學面臨着嚴峻的挑戰。
這兩件事被當時物理學界的權威稱為"在物理學晴朗的天空的遠處還有兩朵小小的，令人不安的烏雲"。然而就是這兩朵小小的烏雲,給物理學帶來了一場深刻的革命。