{科普}【回归运动】什么是 量子力学 其历史与发展
2019.6.30
关于“量子”与“力学”
量子，是一个数学概念，即“离散变化最小的单元”，量子化现象主要表现在微观物理世界。而力学则是一个物理概念“研究物质机械运动规律的科学。”（在这，这个机械运动可大不相同于以往）由此可知“准确描述微观世界的物理学理论”即“量子力学。
那么什么叫做“离散变化”呢？打个比方，我们作统计时是否会统计1/2，3/4个人？不会，我们只会统计一个，两个人。这就是离散变化。而把这个概念带入量子，一个人就是一个量子。而如果某物只能作离散变化，我们便把它称作“量子化”。
与之相对的的叫做“连续变化”。即一段平路，你既可以走1m，也可以走1.1m，1.11m其中任何一个位置都能走到，这便叫做“连续变化”。
什么是“薛定谔的猫”呢？这就是另一个问题了。实验本身是一个思想实验，是从微观到宏观的推演。这个暂且不讨论，看到历史，自然有解了。
关于“量子”与“力学”
量子，是一个数学概念，即“离散变化最小的单元”，量子化现象主要表现在微观物理世界。而力学则是一个物理概念“研究物质机械运动规律的科学。”（在这，这个机械运动可大不相同于以往）由此可知“准确描述微观世界的物理学理论”即“量子力学。
那么什么叫做“离散变化”呢？打个比方，我们作统计时是否会统计1/2，3/4个人？不会，我们只会统计一个，两个人。这就是离散变化。而把这个概念带入量子，一个人就是一个量子。而如果某物只能作离散变化，我们便把它称作“量子化”。
与之相对的的叫做“连续变化”。即一段平路，你既可以走1m，也可以走1.1m，1.11m其中任何一个位置都能走到，这便叫做“连续变化”。
什么是“薛定谔的猫”呢？这就是另一个问题了。实验本身是一个思想实验，是从微观到宏观的推演。这个暂且不讨论，看到历史，自然有解了。
一、 历史——我从哪里来？
量子力学前传
l 1834年：门捷列夫出生，他给世界带来伟大的元素周期表，却留下大量空白，引发科学家发现新元素的狂潮。（门捷列夫太监说）
l 1859年：基尔霍夫与基友本生在捣鼓未知新元素时发明出光谱仪，发现了钠原子光谱，他们就气体发光问题找到了克鲁克斯，克鲁克斯管诞生。
l 1871年，英国人瓦尔利发现阴极射线在磁场中会偏转，同年，德国人赫兹发现电磁波，于是引发了关于阴极射线是粒子还是波的争吵（**）。
l 1895年，伦琴在黑暗中用克鲁克斯管观察到未知射线，取名为X射线，引发轰动，贝克勒尔、庞加莱投入研究。
l 1896年，贝克勒尔发表报告，称铀原子具有天然放射性。文章发表，引起居里夫人注意。
l 1900年，威廉汤姆孙(开尔文勋爵)在英国皇家学会发表（著名的）报告，称（名 场 面 再 放 送）：
“物理学的大厦已经基本建立，未来的物理学家只需要做些修修补补的工作就行了。“
动力学理论认为热和光都是运动的方式，现在这一理论的优美和明晰，正被两朵乌云笼罩着。”
量子力学前传
l 1834年：门捷列夫出生，他给世界带来伟大的元素周期表，却留下大量空白，引发科学家发现新元素的狂潮。（门捷列夫太监说）
l 1859年：基尔霍夫与基友本生在捣鼓未知新元素时发明出光谱仪，发现了钠原子光谱，他们就气体发光问题找到了克鲁克斯，克鲁克斯管诞生。
l 1871年，英国人瓦尔利发现阴极射线在磁场中会偏转，同年，德国人赫兹发现电磁波，于是引发了关于阴极射线是粒子还是波的争吵（**）。
l 1895年，伦琴在黑暗中用克鲁克斯管观察到未知射线，取名为X射线，引发轰动，贝克勒尔、庞加莱投入研究。
l 1896年，贝克勒尔发表报告，称铀原子具有天然放射性。文章发表，引起居里夫人注意。
l 1900年，威廉汤姆孙(开尔文勋爵)在英国皇家学会发表（著名的）报告，称（名 场 面 再 放 送）：
“物理学的大厦已经基本建立，未来的物理学家只需要做些修修补补的工作就行了。“
动力学理论认为热和光都是运动的方式，现在这一理论的优美和明晰，正被两朵乌云笼罩着。”
量子力学正传
旧量子力学
l 1900年12月14日，在德国物理学会的例会上，普朗克作了《论正常光谱中的能量分布》的报告。在这个报告中，他激动地阐述了自己最惊人的发现——（能）“量子”诞生了。（开尔文勋爵惨遭打脸(￣ε(#￣)☆╰╮(￣▽￣///)）
l 1905年，爱因斯坦发表《关于光的产生和转化的一个试探性观点》，提出光量子。（未引起轰动）（流量都在隔壁相对论）
l 1913年，波尔提出氢原子光谱。
旧量子力学
l 1900年12月14日，在德国物理学会的例会上，普朗克作了《论正常光谱中的能量分布》的报告。在这个报告中，他激动地阐述了自己最惊人的发现——（能）“量子”诞生了。（开尔文勋爵惨遭打脸(￣ε(#￣)☆╰╮(￣▽￣///)）
l 1905年，爱因斯坦发表《关于光的产生和转化的一个试探性观点》，提出光量子。（未引起轰动）（流量都在隔壁相对论）
l 1913年，波尔提出氢原子光谱。
新量子力学
l 1916年，爱因斯坦从玻尔的原子理论⑴出发用统计的方法分析了物质的吸收和发射辐射的过程，导出了普朗克辐射定律。⑵
矩阵力学：
l 1925年6月，海森堡在物理学杂志上发表了题为《关于运动学和力学关系的量子论新释》的论文，将一类新的数学量引入了物理学领域，从而创立了量子理论。真·量子力学诞生了啊啊啊啊
爱因斯坦评价道：“海森堡下了一个巨大的量子蛋。”（滑稽）
波动力学：
l 1925年，在苏黎世大学担任教授的埃尔温·薛定谔读到了德布罗意有关物质波理论的博士论文，薛定谔本人又受爱因斯坦波粒二象性等思想的影响颇深，他从而决定建立一个描述电子波动行为的波方程。——薛定谔方程
l 1926年，玻尔在爱因斯坦光量子理论中光波振幅正比于光量子的几率密度这一观点的启发下，联系到量子力学中的散射理论，提出了波函数的统计诠释。
相对论量子力学：
l 1924年，奥地利物理学家沃尔夫冈·泡利提出这个半整数代表着电子的第四个自由度，并在此基础上提出了泡利不相容原理。
l 1928年，英国物理学家保罗·狄拉克在泡利方程的基础上，试图建立一个满足洛伦兹协变性并能够描述自旋为1/2粒子的薛定谔方程，如此得到的波动方程被称作狄拉克方程，它成为了相对论量子力学（非专业人员勿碰）的基本方程。
l 1930年，狄拉克出版了他的量子力学著作《量子力学原理》，这是整个科学史上的一部里程碑之作，至今仍然是流行的量子力学教材之一。
玻尔-爱因斯坦论战（诸神之战）
l 名言放送：量子力学的确令人印象深刻，但内心中有个声音告诉我这不符合实际情况。这个理论解释了很多，但没有真正让我们离那个“老家伙”的秘密更近一步。我，无论如何都有理由相信，他不掷骰子。—爱因斯坦于1926年12月4日写给玻尔的信
l 1927年的第五次索尔维会议上双方爆发了公开的论战。
l 1930年的第六次索尔维会议上，爱因斯坦再次提出了另一个理想实验：爱因斯坦光盒，用来说明时间-能量不确定性原理的不正确。一天后被波尔批倒。
l 1935年爱因斯坦和美国物理学家鲍里斯、纳森联合发表了论文《能认为量子力学对物理实在的描述是完备的吗？》，提出量子力学对物理实在的描述是不完备的。——：爱因斯坦-波多尔斯基-罗森佯谬（EPR佯谬）
l 薛定谔为了进一步显示量子力学的不完备性，将量子力学应用到宏观效应中，从而构思了著名的薛定谔的猫（迫害猫猫啦！）思想实验。
l 1953年，英国物理学家大卫·玻姆同样认为哥本哈根诠释对物理实在的解释是不完备的，需要附加的参量来描述，他从而提出隐变量理论
l 1965年，北爱尔兰物理学家约翰·贝尔在此基础上提出贝尔不等式，这为隐变量理论提供了实验验证方法。
l 从二十世纪七十年代至今，对贝尔不等式的验证给出的大多数结果是否定的；即使如此，玻尔-爱因斯坦论战的结果至今还未有最终的定论。
l 注释⑴：原子理论指波尔理论，一种关于原子结构的理论，1913年由玻尔提出。是在卢瑟福原子模型基础上加上普朗克的量子概念后建立的。
l 注释⑵：爱因斯坦第二次使用波尔理论导出普朗克方程。普朗克于1900年发表普朗克方程。
（某些复杂因素不建议细细了解。）
l 1916年，爱因斯坦从玻尔的原子理论⑴出发用统计的方法分析了物质的吸收和发射辐射的过程，导出了普朗克辐射定律。⑵
矩阵力学：
l 1925年6月，海森堡在物理学杂志上发表了题为《关于运动学和力学关系的量子论新释》的论文，将一类新的数学量引入了物理学领域，从而创立了量子理论。真·量子力学诞生了啊啊啊啊
爱因斯坦评价道：“海森堡下了一个巨大的量子蛋。”（滑稽）
波动力学：
l 1925年，在苏黎世大学担任教授的埃尔温·薛定谔读到了德布罗意有关物质波理论的博士论文，薛定谔本人又受爱因斯坦波粒二象性等思想的影响颇深，他从而决定建立一个描述电子波动行为的波方程。——薛定谔方程
l 1926年，玻尔在爱因斯坦光量子理论中光波振幅正比于光量子的几率密度这一观点的启发下，联系到量子力学中的散射理论，提出了波函数的统计诠释。
相对论量子力学：
l 1924年，奥地利物理学家沃尔夫冈·泡利提出这个半整数代表着电子的第四个自由度，并在此基础上提出了泡利不相容原理。
l 1928年，英国物理学家保罗·狄拉克在泡利方程的基础上，试图建立一个满足洛伦兹协变性并能够描述自旋为1/2粒子的薛定谔方程，如此得到的波动方程被称作狄拉克方程，它成为了相对论量子力学（非专业人员勿碰）的基本方程。
l 1930年，狄拉克出版了他的量子力学著作《量子力学原理》，这是整个科学史上的一部里程碑之作，至今仍然是流行的量子力学教材之一。
玻尔-爱因斯坦论战（诸神之战）
l 名言放送：量子力学的确令人印象深刻，但内心中有个声音告诉我这不符合实际情况。这个理论解释了很多，但没有真正让我们离那个“老家伙”的秘密更近一步。我，无论如何都有理由相信，他不掷骰子。—爱因斯坦于1926年12月4日写给玻尔的信
l 1927年的第五次索尔维会议上双方爆发了公开的论战。
l 1930年的第六次索尔维会议上，爱因斯坦再次提出了另一个理想实验：爱因斯坦光盒，用来说明时间-能量不确定性原理的不正确。一天后被波尔批倒。
l 1935年爱因斯坦和美国物理学家鲍里斯、纳森联合发表了论文《能认为量子力学对物理实在的描述是完备的吗？》，提出量子力学对物理实在的描述是不完备的。——：爱因斯坦-波多尔斯基-罗森佯谬（EPR佯谬）
l 薛定谔为了进一步显示量子力学的不完备性，将量子力学应用到宏观效应中，从而构思了著名的薛定谔的猫（迫害猫猫啦！）思想实验。
l 1953年，英国物理学家大卫·玻姆同样认为哥本哈根诠释对物理实在的解释是不完备的，需要附加的参量来描述，他从而提出隐变量理论
l 1965年，北爱尔兰物理学家约翰·贝尔在此基础上提出贝尔不等式，这为隐变量理论提供了实验验证方法。
l 从二十世纪七十年代至今，对贝尔不等式的验证给出的大多数结果是否定的；即使如此，玻尔-爱因斯坦论战的结果至今还未有最终的定论。
l 注释⑴：原子理论指波尔理论，一种关于原子结构的理论，1913年由玻尔提出。是在卢瑟福原子模型基础上加上普朗克的量子概念后建立的。
l 注释⑵：爱因斯坦第二次使用波尔理论导出普朗克方程。普朗克于1900年发表普朗克方程。
（某些复杂因素不建议细细了解。）