嗯，光荣跳票了，而且这周没有新情报！！于是乎，由无语弟带头，桑吧沦为水吧，水祸纵横，民不聊生，值此吧难之际，我志愿挺身而出，拯救贴吧，抚吧安民。奈何才疏学浅，没有救吧良策，辗转反侧，只有拿出专业知识，似乎发在此吧违和感极大，不过也只能如此了。
Planck镇！




哥本哈根镇！

目录
序
第一章人物传
§1.1爱因斯坦
§1.2玻尔
§1.3普朗克
§1.4薛定谔
§1.5康普顿
§1.6德布罗意
§1.7霍金
第二章近代物理学
§2.1狭义相对论
§2.2广义相对论
§2.3量子力学概论
§2.4浩瀚宇宙
第三章近代物理大事记年表
跋

序
科普水平是一个国家科学水平的两大标准之一，贴吧诸君多多了解科学知识也是极好的，虽然我这是杯水车薪，不过面对熊熊烈火，泼一杯水总比泼一桶油来的要好。秉承着这样的理念，我将秉持权威性和科学性，以对抗满天飞的谣言，也希望诸君能从中有所获。如果有喜欢的，尽可以自由转发，注明来源即可。如有错误，也欢迎指正，笔名：白龙，QQ：2311270579。
先赋诗一首，以祭告先灵。
梵天墨夜星辰暗，漫际梨花落小庭。
使君故自云端上，告且学生雾里情。
手生四五年，献丑献丑。
首先来说说近代物理学，这是一个专有名词，并非是“近代的物理学”，如果论及近代的物理学，那应该从工业革命算起，早如牛顿伽利略麦克斯韦就应当算在其中。然而实际上近代的物理学分为两个阶段：经典物理和近代物理，注意区分。近代物理是一个区别于经典物理的新体系。经典物理体系包含三部分：牛顿经典力学，麦克斯韦电磁学和热力学。而近代物理则由两大支柱构成：相对论及量子力学。
本贴秉持科学态度，分三章论述，第一章讲述历史人物传记，第二章科普近代物理学的相关基础知识，第三章列出近代物理学的大事年表。各章记述方法截然不同，诸君各有兴趣，可随意选择。
所涉及的物理知识具有相当程度的权威性，主要参考大学物理教程：《力学》《电磁学》《原子物理》《电动力学》《量子物理》等等，也有选自百度的内容，但经过严格筛选，并比对物理教程及相关书籍，经过笔者研究及计算，准确无误方可摘抄，诸君可放心阅读。
【科普等级：高等入门级】

第一章 人物传
悠悠苍天，谁主沉浮
前言
在二十世纪近代物理学发展的历史进程当中，涌现出一大批优秀的物理学大家，本章主要从崇敬先贤的角度书写近代物理学史诸家先贤的成就及贡献，通过了解诸家先贤，也可从中大致了解近代物理学的一些专有名词和发展脉络，实在是学习科普知识的便宜方法。
本章中所列出的物理学家主要是与第二章所科普的知识相关或做出卓越贡献的物理学家，并非所有近代大物理学家，也并非局限于近代，也不局限于物理学。
本章中常常有对人物的总体评价，诸如物理学家、哲学家、数学家、化学家之类，纯属本人所评，非权威性，主观色彩严重，仅供参考。(实际上这种东西没有定论的。)
本人镇

§1.1爱因斯坦
既然是近代物理学史，首推爱因斯坦，作为近代物理学界的教主级人物，爱因斯坦对近代物理学做出了难以磨灭的贡献。



阿尔伯特 爱因斯坦(1879.3.14-1955.4.18)，近代物理学先驱者和创建者、哲学家、数学家，美籍犹太人。
1900年毕业于苏黎世联邦理工学院(瑞士)
1905年成功解释光电效应，并首次提出“光量子”假说，这是物理学史第二次提出“能量子”，第一次是普朗克，用于解释黑体辐射。量子的提出是具有划时代性的，打破了经典力学的能量连续性的观念，能量不再是连续的，而是一份一份的。光不是连续的，而是一份一份的，一份光称之为光量子，即光子，是光的基本单位。就如同铁之于铁原子，水之于水分子，光也有了基本组成单位，即光子。对光电效应的解释是爱因斯坦获得诺贝尔奖的原因。其实普朗克提出量子(能量子)之后，曾试图将之归于经典力学的体系，然而爱因斯坦却直接提出光量子，决心抛弃经典力学，与普朗克相比，由于不再试图将之归入经典体系，此次爱因斯坦对于打破经典力学的思想束缚，有着更大的贡献。
同年(1905)，爱因斯坦创立狭义相对论。在此对狭义相对论进行简单阐述，第二章将进行长篇论述。狭义相对论建立在一个根本实验事实的基础之上：光速不变性。基于光速不变性，爱因斯坦提出了时空协调，打破时间固有的经典观念，创立了狭义相对论。即速度对时间的变化产生影响，速度和时间的流动产生协调，使得光速恒定不变。狭义相对论是一个意义重大的理论，其适用范围从量子尺度到宇宙尺度。与广义相对论有所不同的是，广义相对论只适用于宏观尺度，而不适用于量子尺度，而狭义相对论则适用于任何尺度，无论是量子力学还是宇宙学，都需要对物体进行相对论变换，这项理论是伟大的。
1915年，爱因斯坦创立广义相对论，在此简单阐述：广义相对论的主要研究对象是引力场，此理论基于黎曼几何，黎曼几何是非欧几何的一种。广义相对论将引力场用狭义相对论联系起来，认为引力等价于加速度。而引力场的存在实际上是物体对空间的作用，质量使时空产生弯曲，弯曲的时空就是一个黎曼空间，物体在此黎曼空间中沿着测地线运动。广义相对论成功解释了引力场的作用原理，并完美地解释了诸如水星旋进轨道等试验事实。
1916年，爱因斯坦发表《关于辐射的量子理论》，提出受激辐射理论，预言了激光。
1921年，爱因斯坦获得诺贝尔物理学家(光电效应)。
1924年，发现玻色-爱因斯坦凝聚态。
1935年，在与哥本哈根派对立批判时，提出“纠缠态”，原意为反驳量子力学，却成为量子力学的一大重要基本理论，为量子力学的发展做出了卓越贡献。
爱因斯坦晚年，一大批青年科学家涌现，以玻尔为首建立了哥本哈根学派，爱因斯坦则已落后于世界物理学，他固执地反对哥本哈根派的概率量子学解释，认为“上帝不掷骰子”。同时期的爱因斯坦在做一件物理学集大成者必做的事：建立“统一场”理论。在解释了引力场之后，爱因斯坦把目光投向了电磁场。前辈麦克斯韦统一了电和磁，爱因斯坦作为新一代的物理学集大成者，自然意图统一宇宙，统一物理学，将电磁场和引力场统一在一个方程当中，建立“统一场论”。虽然没有成功，但这种追求物理学基本“简谐”的思想还是值得推崇的，宇宙应该由统一理论支配，而不是多个理论，物理学应该是简谐的，简单的，统一的。当然，同时期的量子力学已经发现了更多的相互作用，核子间的“强相互作用”和贝塔衰变中起作用的“弱相互作用”，现代一般以“引力”“电磁相互作用”“强相互作用”“弱相互作用”为自然界四大基本相互作用力。而新时代的统一理论将以统一这四大相互作用为目标，第二章的“标准模型”将阐述现代物理学家对于爱因斯坦“统一场”梦想所做的贡献。
爱因斯坦是一个伟大的天才，如果给物理学家排名，牛顿当属第一，爱因斯坦当属第二，1999年美国时代周刊评爱因斯坦为“世纪伟人”，爱因斯坦不愧为20世纪最伟大人物，无论在相对论领导的理论物理学领域，还是在新兴的量子力学，爱因斯坦都有卓越贡献，而且他打破经典力学的思想束缚，勇于开创新的世界观，实在是脑洞大开的举世天才。而且爱因斯坦终其一生致力于和平事业，二战前建立反对法西斯的组织，战争爆发之后来到美国，利用其巨大的影响力对二战做出了卓越贡献，二战以后，爱因斯坦反对美国拥有核武器，以人类的根本福祉为己任。还记得他所说的那个段子：我不知道第三次世界大战人类会使用何种武器，我只知道第四次世界大战人类只能使用石头和木棍。爱因斯坦无愧全人类的崇敬。
在此我以爱因斯坦之名，愿世界和平，作为中国人，应当崇尚和平，敬畏战争，不要轻易被煽动。

§1.2玻尔
1.1当中出现次数最多的传外科学家，应该就是玻尔了，作为哥本哈根学派的创始人，作为量子力学的领军人物，玻尔对近代物理学的贡献，除了爱因斯坦，恐怕难以有人出其右，因此本节讲述一代足球运动员——尼尔斯 玻尔，额，我是说一代量子力学先驱——尼尔斯 玻尔。



尼尔斯 亨利克 戴维 玻尔(1885.10.7-1962.11.18)，近代物理学家、量子力学的先驱者、哥本哈根学派的创始人、足球运动员。丹麦人。
1913年，提出原子结构的玻尔模型，作为原子内部结构的解释，认为原子由原子核和核外电子构成(当时已基本是共识)，而核外电子在原子核外的固定轨道上运动，轨道具有量子性，是不连续的，与天体运动轨道具有截然不同的存在形式。玻尔模型成功解释了氢原子和类氢离子(核外电子为1的离子)的结构和性质。玻尔模型成为近代物理学对原子模型的最终解释(后来有所改进，不过基于玻尔模型)，而此前的卢瑟福模型行星模型等成为历史。
1920年，创建哥本哈根理论物理研究所，基于其哥本哈根大学教授之身份所创建，成为哥本哈根学派的战斗基地。
1922年，因其对原子结构的解释获得诺贝尔物理学家。
1930年，发现中子诱发核反应，提出了原子核的“液滴模型”，很好地解释了重核裂变。
同年(1930)，玻尔提出著名的“互补理论”，用于在哲学思辨的角度解释量子力学，成为量子力学的哲学基础，因为量子力学这东西反人类，完完全全不符合人类的直观想象，因此需要站在更高的哲学角度探讨量子力学的科学性。玻尔等人对量子体系提出了“哥本哈根诠释”，以概率化的观点认识世界，认为宇宙是概率化的。与此相对的便是爱因斯坦为首的“决定论”物理学派。
此后的玻尔一直担任哥本哈根理论物理研究所的所长，成为量子力学哥本哈根学派的领军人物，终其一生都奋斗在量子力学的研究当中，甚至于在1952年建立CERN(欧洲原子核研究中心)并担任主席，此后担任北欧理论原子物理学研究所管委会主任和丹麦原子能委员会主席。玻尔可谓是量子力学真真正正的开拓者和领军者。量子力学作为近代物理学最前沿的学科，玻尔之于物理学的贡献是划时代的。
特别说一句，具有传奇色彩的是，玻尔是一名足球运动员，而且是丹麦替补国门，随队参加奥运会还拿到了银牌。玻尔在丹麦作为足球运动员成名比作为物理学家更早，作为一个足球迷+物理迷，简直迷上了这个传奇人物。
另外玻尔之子后来继承玻尔，出任哥本哈根理论物理研究所所长，对量子力学也做出卓越贡献，并获得诺贝尔奖。

§1.3普朗克
镇楼的普朗克被放在了这里，其打破经典体系的“量子”论，直接导致了一个时代的终结，和一个新时代的开启。他和爱因斯坦并称为二十世纪最重要的两大物理学家。



马克思 普朗克(1858.4.23-1947.10.4)，近代物理学家，思想家，量子力学的重要创始人。德国人。
1900年，普朗克发表黑体辐射公式和黑体辐射理论研究。普朗克在研究黑体辐射问题时，普朗克为解决“紫外灾难”，提出用于贴合实验但完全没有逻辑理论支撑的一个经验公式——普朗克黑体辐射公式。并首次提出的用于描述能量不连续性的词汇——“能量子”，即“量子”，并引入了物理学界最为重要的几个常数之一的普朗克常数h。
1918年，普朗克获得诺贝尔物理学奖。
普朗克的物理学研究主要是热力学方向，作为二十世纪近代物理学较早的科学家，普朗克开创了一个时代。由于在热力学方向的研究，普朗克不得不面对一个世纪难题，被称为经典力学体系两朵乌云之一的“紫外灾难”。当时的主流观点还是经典体系，很多人认为物理学大厦已经建立完备，后人只需修修补补即可。可是天空中依旧有两朵乌云，其中一朵便是“紫外灾难”。黑体辐射是属于热力学领域的，普朗克深入研究黑体辐射，抛弃了传统公式之后，基于大量的实验，普朗克给出了一个经验公式，并没有任何理论基础，仅仅为了契合实验数据，然后普朗克基于这个公式，着手对公式进行解释，在解释的过程中，引入了“量子”的概念以及普朗克常数。成功解释之后发表于《德国物理学会通报》。只不过后来普朗克试图将此理论划入经典体系，意图用经典理论解释能量子。然而后来爱因斯坦在解释光电效应时借用了普朗克的“量子”假设，并发扬光大，决然抛弃经典体系，量子力学便由此横空出世。

§1.4薛定谔
为什么会把薛定谔放在这里？可能诸君都不知道，量子力学的基本方程正是薛定谔方程，其实薛定谔是反量子力学的，是爱因斯坦“决定论”一派的。最著名的便是“薛定谔的猫”，同时是爱因斯坦纠缠态“谬论”的直观描述。而且，普朗克在1926年退休，其继任者正是薛定谔。



埃尔温 薛定谔(1887.8.12-1961.1.4)，近代理论物理学家，生物学家，量子力学的奠基人之一。奥地利人。
1910年毕业于维也纳大学。
1926年，提出波动力学方程，奠定了波动力学的基础。(波动力学和矩阵力学是等价的。)，后来薛定谔用此解释电子运动，衍生了著名非相对论性波动方程，即薛定谔方程，这是量子力学的基本方程，是解开量子波函数的方程，量子的存在是一个波函数，波函数则由薛定谔方程解出，作为量子力学的根本，以后会重点解释。
1933年，因其在波动力学领域做出的贡献，与狄拉克一道获得诺贝尔物理学奖。
1944年，发表《生命是什么》，试图用热力学、量子力学、化学理论来解释生命的本质，引导人们用物理学和化学方法研究生命，产生了一门新的学科——“分子生物学”，薛定谔成为“分子生物学”的先驱者。
薛定谔是量子力学的先驱，由其发表的“薛定谔方程”是量子力学的根本基础。而其最为人所熟知的当属“薛定谔猫”，是其对爱因斯坦纠缠态的宏观解释，纠缠态因此也叫猫态，其佯缪之处至今未被解决，然而量子力学的正确性、概率论的正确性依旧难以阻挡地被实验一步步证实。

§1.5康普顿
在近代物理光学研究，除了爱因斯坦的光电效应，还有一个著名的效应——康普顿效应。



康普顿(1892.9.10-1962.3.15)，近代物理学家。美国人。
1916年，获普林斯顿大学博士学位。
1923年，康普顿发现一种新的散射现象，散射后的光子不仅有入射波长的光子，还有高于入射波长的光子(能量小于入射光)，并引用爱因斯坦“光子”理论对其进行解释。这种散射现象被称为康普顿效应。由此证明了爱因斯提出的关于光子具有动量的假设。
1927年，康普顿因发现并解释康普顿效应获得诺贝尔物理学家。
康普顿效应作为光子具有动量的实验验证，对建立光子的波粒二象性理论起到了实验基础的作用。

§1.6德布罗意
德布罗意是一位惊世骇俗的天才，坊间流传着德布罗意的传说，而且传说是真的。德布罗意在1929年获得诺贝尔物理学奖，获奖原因竟然是他的博士毕业论文，那篇最著名的毕业论文。德布罗意年少成名，以毕业论文获诺奖，可谓一段传奇佳话。



路易 维克多 德布罗意(1892.8.15-1987.3.19)，近代理论物理学家，波动力学的创始人。法国人。
1922年，德布罗意发表一系列论文，提出了一种针对玻尔定态轨道原子模型理论的解释，我们可以称之为“驻波解释”。一个波要稳定地存在于空间中，必须形成驻波，形成驻波的条件是空间长度等于波长的整数倍。如果将轨道电子等价于一列波，则形成稳定驻波的条件是轨道长度等于电子波长的整数倍，则轨道周长为波长整数倍，因此轨道是量子化的。驻波解释成功地解决了玻尔定态轨道原子模型的理论。
1923年，德布罗意在《法国科学院通报》上发表有关波和量子的论文，其中提出了实物粒子也有波粒二象性的观点。德布罗意的观点是惊世骇俗的，彻底打破传统观念，统一传统的波和粒子，认为一切物质都有波和粒子两个属性，即波粒二象性。统一是物理学永恒的课题，就像爱因斯坦意图建立统一场论一样，德布罗意的观点建立了基本粒子的统一性，对于理论物理学的发展做出了突破性贡献。
1929年，德布罗意获得诺贝尔物理学奖。
德布罗意创造性地提出物质波的概念，统一了所有基本粒子，不仅对量子力学的发展有巨大贡献，对标准模型的建立也起开创性的作用。

§1.7霍金
前面的近代物理泰斗都已成为历史，而今天依旧有一位活着的传奇，那就是霍金，作为当代物理学家，霍金对于近代物理体系的贡献也是相当高的，人们往往把他和爱因斯坦并列比较，认为他是爱因斯坦之后最杰出的理论物理学家之一，被称为“宇宙之王”。



斯蒂芬 威廉 霍金(1942.1.8-),当代物理学家，宇宙学家，数学家，哲学家，现代黑洞理论研究的集大成者。英国人。
1963年，霍金在运动神经元病手术后，写下名著《时间简史：从大爆炸到黑洞》。
1973年，霍金在研究黑洞时，将广义相对论、量子场论、热力学统一起来，发表“黑洞辐射”理论。
1980年，提出了能解决宇宙第一推动问题的无边界条件。
霍金虽至今未获得过诺贝尔奖，不过其对近代宇宙学的开创性的研究，极大地推动了近代物理学界对于宇宙的认识，而且作为当代物理学界的代表人物入选，其实我曾想将对电弱统一做出贡献的杨振宁李政道作为当代物理学界入选，但考虑到霍金在民间的巨大影响力和其一生之传奇色彩，实在令人叹为观止，乃我辈楷模，因此我将之位列于此。
另外，推荐一部电影——《万物理论》，讲述霍金传奇的一生。

第二章 近代物理学
苍天之上，神祗何在？

§2.1狭义相对论
为什么一来就是相对论呢？感觉好高深的样子，不应该由浅入深，渐进学习吗？说实话，狭义相对论之于近代物理学，乃是基础中的基础，就像牛顿第二定律之于经典物理学，其实很简单的，看完这几段，你肯定就能理解了，且由我慢慢说来。
首先我们来看一个基本的实验事实：光速不变性。这是怎么个实验呢？我们有请@汉丞相武侯来为我们演示这个实验，上个做实验的时候拍的照片吧：


实验一：在真空中(武侯穿着宇航服，不用担心生存问题)，一束光从光源射出，射向武侯，武侯拿着接收器在接受激光，显示器显示光速为c=299792458米每秒。
实验二：同样在真空中，就在刚刚的那个地方，一束光从光源射出，射向武侯，武侯看见了激光，拿着接收器，疯狂地沿着光路以每秒20米的速度奔向光源，再来看显示器，显示光速依旧是c=299792458米每秒。
那么问题来了，挖掘机，不对，是说根据牛顿运动定律，光是以光速c向左运动的，接收器以速度v向右运动，那么相对于接收器来说，光此时的相对速度应该是c+v，为什么数值不是29979265而依旧是299792458呢？当然实际上科学家们可以把“接收器”的速度做到很高然而测得的数值依旧是299792458。
这就有问题了，稍微动动脑子，假设时间没有变动，速度相叠加是自然而然地事情，然而事与愿违。
唯一的问题就在于时间变了，是的，不要怀疑，先听我说完。
B的运动导致了B的时间发生改变，让我们来计算一下，相对于外界的时间来说，光相对于B的速度是c-v，然而相对于B自身的时间，光的相对速度是c不变。路程没有发生任何改变，速度发生了改变，那么B自己的时间相对于外界时间就有了变化。
一个以速度v运动的物体，其自身时间相对于外界静止物体的时间转换关系如下：


这是什么意思呢？意思是：当你以一定速度运动时，静止物体就会看到你身体变化变得缓慢，而你看外界就会觉得外界变化变快。比如你以0.8倍光速运动，计算结果你的时间变成静止时间的1.67倍，静止时间变成你时间的0.6倍。那么你就会看到，当你手中的表走了10分钟，外面的表已经走了16.7分钟！，外界一切都变得更快。还不满足？让我们上升到0.99倍光速！计算结果是7倍时间！假设你妈20岁生下你却把你丢在这样的运动条件下狠心离去，当你长大到10岁，开始找妈妈的年纪，找到之后你会发现，你妈已经将近91岁了高龄了，无法尽孝，悔之晚矣。
是的，当你面对老去的母亲而自己却还是个小孩无法尽孝时，你就理解什么是狭义相对论了。当然，速度是可以继续增大的，当物体运动速度变为0.99999999倍光速的时候，那你的时间就变成静止时间的7071倍！持续接近光速，相对时间倍数可以趋近于正无穷！
(其实我们可以对原式进行泰勒展开，自己会的同学可以尝试，想知道怎么展开的可以问我，不想知道那无所谓，我在此就不展开了)
可能你还有一大堆疑问，让我们回顾一下，首先，实验基础是光速不变性，这是一个实验结果，没有什么怀疑或者不怀疑的，不能因为你做不了这个实验，就怀疑这个实验的正确性，这个实验的结果是准确无误的。
基于光速不变性，我们从牛顿经典体系出发，发现了经典体系的缺陷，参考系下得相对速度矢量叠加原理不再适用。然后我们发现，路程没有发生改变，那么使得速度相对于牛顿体系速度变快的原因只有一个，时间变快了。
结论呼之欲出：物体运动使得时间发生改变。学术上称之为“时空协调”，之所以是协调，是因为其使得光速保持不变。
再来回顾一遍：1、光速不变性，2、光速不变的原因是时间发生协调作用，时间发生了改变。
如果还是难以理解，可以再重头看一遍，三遍之内，狭义相对论尽在掌握，近代物理学的大门向你敞开。
本节只有那一个公式，而且看看就好，没有推导没有演绎，就知道个大概，我是想从中直观表达出时间之间存在相互变换，而非恒定不变。

§2.2广义相对论
其实本帖主要想说狭义相对论，不过既然重点讲了狭义相对论，广义相对论丝毫不提也不应该，简单来讲一下。
狭义相对论的基础是“光速不变性”，那广义相对论呢？那就是“等效原理”了。什么是等效原理呢？其实很简单，等效原理的描述是：惯性力场与引力场的动力学效应是局部不可分辨的。怎么理解？也就是说：一个物体，受力而产生加速度和受到引力，是等效的。
如果把一个人关在一个黑匣子里：1、把匣子固定好，整体放入引力场当中，那么人就会因为受到引力而贴近地面，就像我们现在的状态一样，受到引力而着地。并且产生一个向下的压力，人是能感受到这种压力的。2、不置于引力场当中，提着匣子往上提供稳定的向上的加速度，那么你的感受是如何的呢，坐过电梯的我们应该知道。这种感觉和受到引力但静止的效果感觉是一模一样的。
也就是说，如果一个人被关在黑匣子里，他有了那种感觉，但他怎么知道是受到了引力场，还是受到了向上的加速度呢？他是无法分辨的。
其实我们可以这样看，一个自由降落的物体，既受到向下的加速度，又受到向下的引力，那么实际上如何呢？实际上他毫无感觉，二者相互抵消了。航天员就是这样，他的状态和完全处于无引力场的状态是一样的。
描述清楚了等效原理，那么广义相对论就清楚了。
根据狭义相对论，速度与时空有关，那么联系广义相对论，结果自然而然：引力场对时空产生影响。
其实是这样的：有质量的物体对时空的四维空间(x,y,z,t)产生了影响，使得时空产生了弯曲，构成了一个黎曼空间。实际上我们所处的宇宙并非欧几里得空间，而是黎曼空间，天体沿着黎曼空间的测地线(相对于欧式几何是直线)运动，并不受力，引力实际上不是一种力，而是质量对时空产生的影响，导致时空变成黎曼空间，而物体在这个黎曼空间中沿测地线运动。



广义相对论即是如此的。
注：广义相对论与量子力学是不相容的，即不适用于微观领域，不过狭义相对论依旧广泛适用，任何公式都要考虑(狭义)相对论变换。

§2.3量子力学概论
重点来了！！
要讲量子力学，首先我们需要搞清楚这几个字是什么意思。力学不用说，我们主要要搞清楚，什么是量子。在§1.3中我们说到了普朗克在解释黑体辐射公式的时候，引入了“能量子”的概念，即能量的基本单位，铁块之于铁原子，等同于能量之于能量子。一块能量就是由一个一个的能量子构成的。能量子就是量子。后来爱因斯坦在解释光电效应时使用了“光量子”的说法，即光子，是光束的构成单位，一样的，光子之于光束，等同于铁原子之于铁块，光量子是一种量子。以至于后来德布罗意波的出现，统一了波和粒子，量子就代表了所有的基本粒子，包括光子电子等等。那么量子力学就是研究这些量子运动的物理学。
量子是怎么运动的呢？量子运动需要遵循什么样的规律呢？
本来人们是不会研究这个问题的。因为人们处于宏观状态，所涉及的研究都是一套宏观理论，电子是怎么运动的？哦，那和卫星绕地球运动是一样的嘛。不一样那也是参数不一样，条件不一样，规律总是一样的嘛。
老一辈物理学家原本是这样想的。不过年轻人上台了，他们思想活跃，以玻尔为首的一大批青年科学家走上舞台，开始打破常规，用新的观念研究量子，产生了新的一门学科——量子力学。
那么量子力学是一门什么样的学科呢？量子的运动规律是什么样的呢？
首先我们先来了解一下宏观世界，这是一个怎样的世界呢？假设世界由AB两个小球构成，他们之间有相互作用，然后写出相互作用的公式，就可以预测出未来的轨迹。小球多了也是一样的，不过系统更为复杂，但究其根本，“一切都是可预测的”。例如抛骰子，我们可以在超算中输出空气的运动条件和初始空气的状态，计算骰子的初始速度，以及桌子的高度和桌面条件。一切的一切，统统输入超算之中，我们就可以模拟骰子掷出后的运动状态，然后模拟出结果。根据牛顿经典体系，我们肯定是可以得到结果的，一切都是命中注定。宏观世界具有确定性。
而量子力学呢？
量子力学推导来源我就不介绍了，需要用到光的干涉，于是乎肯定得推导公式，科普就不用这些了。直接上吧。让我来介绍一下量子世界：
量子力学指出，任何物体的状态可以用一个波函数来描述，什么是波函数呢，形如这样的就是一个波函数：


波函数是一个关于三维坐标和时间的函数，这个Ψ有何意义呢？我们认为：,P是什么呢？是概率。也就是我们可以这样看：


这显然是一个概率函数。是概率关于xyzt的函数，给定一套xyzt，就会有一个概率P。
下面是科普级描述：有一个巨大的电子，和人一样大，他是一个半径1250px的球，这么大一个电子。他显然是具有量子效应的，因为他是量子。
那么好了，这个电子，他此时处在什么地方呢？我不知道，我给出一个概率函数：


大部分波函数不显含时间，概率函数是，比如函数是这样的：


也就是表达了：这个电子此时出现在北京的概率是1/4，出现在天津的概率是1/3，出现在河北的概率是1/6，出现在河南的概率是1/4。
那么电子此时存在何处呢？上帝表示：我不知道。
我们可以验证这个结果：
给电子安装一个GPS，用遥感卫星探测电子此时的位置。第一次探测，duang，在天津。第二次探测，咦？怎么去了北京？N次探测之后，发现出现在北京的频率大致是1/4，出现在天津的频率趋近于1/3，以此类推吧。有什么规律呢？我们发现，实际上毫无规律，只不过频率趋近于概率，而某一次出现在哪，并不知道，这一次也不会影响下一次的概率。
于是乎量子力学分为了两派：1、哥本哈根派；2、隐参量派。
哥本哈根派认为，嗯，这就是概率化的，上帝都不知道下一次电子会出现在哪。
隐参量派认为，呵呵呵呵，你不知道就代表不存在？其实是有一种位置的参量在里面影响结果，就像掷骰子一样，实际上是可预测的，然而你无能，暂时无法得知其中的各种隐参量，如果考虑所有参量所有相互作用了，就可以预测下一次电子出现在哪了。
隐参量派以贝尔为首，贝尔提出了一个贝尔不等式：


这是一个在完全确定性条件下的一个推论，而在不确定性的量子力学当中，会出现：


那么决定谁是谁非的时刻到了，做实验！
具体实验我就不介绍了，总之贝尔不等式不成立，实验出现了大于1的情况。然后哥本哈根派完胜。因此量子世界确实是不确定性的，而非科学家没有找到某些隐藏的东西。
在量子力学当中，假设某一量子的发生湮灭概率是1/2，假设宇宙中有一亿亿亿亿亿亿亿（实际上比这高几十个数量级）个量子，那么下一刻宇宙突然消失的概率就是1/2的一亿亿亿亿亿亿亿次方，但并不代表不会突然湮灭，只不过概率低了而已，这个数字是很小的，比你想象中还要小。
这就是量子力学的世界。
我们为什么要了解量子力学呢？我为什么要在这里科普量子力学？实际上我们尚未设计量子力学的皮毛，介绍这些只不过是想让大家了解世界是一个怎样的世界。根据量子力学，显然这是个跳动的世界，是一个不确定的世界，一辆车可能突然穿过墙壁出现在家里。这就是现实，虽然概率很低，而现实世界“常常”发生的事情往往是概率很高的部分。例如一个身处天津的我身上某处的电子会有很低很低的概率出现在华盛顿，而实际上有99.999999....%的概率他只会在他的原子核外附近区域。
一个重核会不会在下一秒内发生裂变？我不知道，物理学家也不知道，上帝也不知道，没有人知道。然而一块重核材料，我却知道，它在下一秒内共有1千万个原子核发生裂变，当然可能下一秒全部裂变了，只不过这样的概率是相当低的，我这里包括前面所谓的“相当低”，确实是相当低，比中彩票还低，比买一万年彩票天天中还低，但却不是0，但是否真的有人买一万年彩票天天中呢？反正以前没有，未来有没有，我说很大概率是没有的，但谁知道？

§2.4浩瀚宇宙
前三节我们描述了这个世界的组成，如果你完全掌握了，对于这是个怎样的世界，应当有个整体的认识了。现在呢，我们来了解一下具体这个宇宙长什么样，这一节没有公式没有推导逻辑，只有各种精美绝伦的照片和星际介绍，让我们来了解一下这个宇宙。
我们所处的位置是在太阳系，我们在太阳系中的一颗行星上，月亮是我们的卫星，太阳是我们的恒星。



这是把太阳系众大星拉到一起，实际上他们距离很远很远的，比太阳半径还要大很多很多倍。从左往右数第三颗就是地球（注意图中水星几乎被太阳的黄色罩住了，不要忘记数水星），从左往右分别是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。太阳系的边界目前是不确定的，若简单地以冥王星为边界，直径约120亿千米，约合0.00025光年。
而太阳系是银河系的一个恒星系，银河系的尺度是十万光年，这是银河系：



太阳在哪儿呢？我们来看下一张图：



太阳在繁星璀璨的银河系中不太起眼，在银河系一条悬臂之上。对比的话，太阳那就像一只小蜻蜓飞舞在天安门广场上。
银河系是不是最大的呢？显然不是，银河系属于本星系群的一个星系。星系之间也存在引力，一群星系被吸引到一起，就构成了星系群，我们银河系所在的星系群自然就叫做“本星系群”咯。本星系群包括了银河系和周边的诸如仙女座河外星系在内的五十多个星系。本星系群的直径大约为一千万光年。这是本星系群：



里面的一个亮团就是一个星系，银河系在正中偏左上的位置。
本星系群是不是最大的呢？然而并不是，星系群与星系群之间也有引力作用，虽然距离相当相当远，但质量也相当相当大。一堆星系团由引力牵引到一起就构成了一个超星系团，通常一个超星系团只含2-3个星系团。我们所处的这个超星系团叫“室女座超星系团”，也可以叫“本超星系团”，含有包括本星系群在内的约100个星系群（非常规）。室女座超星系团的直径大致是2亿光年。这是室女座超星系团的图像：



本星系群位于室女座超星系团的边缘并且扔在继续向远离室女座超星系团的方向移动。
而宇宙由很多很多个超星系团构成，在比超星系团更大的尺度上，宇宙基本上是各向同性而且均匀的，当然也有超超星系团更高结构的说法，不过一般来说最高级结构就是超星系团了。
所有的超星系团就构成了我们所处的这个宇宙。宇宙长什么样呢？我们可以用这个宇宙微波背景辐射来表达：



这是宇宙微波背景辐射，发现它的人也获得了诺贝尔物理学奖。
这可以说就是整个可探测宇宙的模样了。这张图是球面宇宙微波背景辐射的平面图，就像把地球地图画到一张纸上。
基本上宇宙是各向同性的，当然也有很小的差距，红色的点就是温度稍微更高的地方，是超星系团所在。
有没有对整个宇宙的概况有了初步的认识了呢？

第三章 近代物理大事记年表
古往今来，孰与问鼎
*1900 普朗克提出“量子”概念与黑体辐射公式
*1903 卢瑟福发现磁场能使α粒子偏转，且确定α粒子带正电
*1904 长冈半太郎提出原子“行星模型”
*1905 爱因斯坦提出“光子”概念并成功解释光电效应
* 爱因斯坦建立“狭义相对论”
*1911 卢瑟福提出原子“有核模型”（“卢瑟福模型”）
*1913 玻尔提出氢原子光谱理论与“玻尔模型”
*1915 爱因斯坦建立“广义相对论”
*1921 斯特恩-盖拉赫发现原子磁矩在外磁场中的取向不是任意的，而是量子化的
*1923 德布罗意提出粒子的“波粒二象性”
* 康普顿发现康普顿效应
*1925 泡利提出“泡利不相容原理”
*1926 薛定谔提出量子力学的波动方程
* 玻恩提出了波函数的统计诠释，即波函数的平方代表粒子出现的概率
*1927 海森堡发现测不准关系
*1934 费米提出弱相互作用
*1956 杨振宁李政道提出“弱相互作用中的宇称不守恒”
*1957 施温格提出电弱统一模型

跋
本文只为科普之用，所涉无专业知识，希望诸君能从中有所收获。如若发现有错误及偏差，或有所疑问，或有建议增加内容等，皆可联系本人。
实在不想码字了，就这样吧。。。。

完了，手机屏幕摔碎了。。。