量子力學(xué)不是由一個(gè)人創(chuàng)立的,是一批物理學(xué)家完成的,代表性人物有
普郎克、愛因斯坦、波爾、德布羅依、海森堡、薛定格、狄拉克、保里、波恩等等。
我覺得物理歷史中最有劃時(shí)代意義的前三名是
亞里士多德【開山鼻祖】 、牛頓【經(jīng)典力學(xué)開創(chuàng)者】、普朗克【量子物理的創(chuàng)始人】
量子力學(xué)是在舊量子論的基礎(chǔ)上發(fā)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(chǎng)和物質(zhì)交換能量是以間斷的形式(能量子)實(shí)現(xiàn)的,能量子的大小同輻射頻率成正比,比例常數(shù)稱為普朗克常數(shù),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(xiàn)象。
1905年,愛因斯坦引進(jìn)光量子(光子)的概念,并給出了光子的能量、動(dòng)量與輻射的頻率和波長(zhǎng)的關(guān)系,成功地解釋了光電效應(yīng)。其后,他又提出固體的振動(dòng)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(chǔ)上建立起原子的量子理論。按照這個(gè)理論,原子中的電子只能在分立的軌道上運(yùn)動(dòng),原子具有確定的能量,它所處的這種狀態(tài)叫“定態(tài)”,而且原子只有從一個(gè)定態(tài)到另一個(gè)定態(tài),才能吸收或輻射能量。這個(gè)理論雖然有許多成功之處,但對(duì)于進(jìn)一步解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象還有許多困難。
在人們認(rèn)識(shí)到光具有波動(dòng)和微粒的二象性之后,為了解釋一些經(jīng)典理論無法解釋的現(xiàn)象,法國(guó)物理學(xué)家德布羅意于1923年提出了物質(zhì)波這一概念。認(rèn)為一切微觀粒子均伴隨著一個(gè)波,這就是所謂的德布羅意波。
量子力學(xué)與經(jīng)典力學(xué)的差別首先表現(xiàn)在對(duì)粒子的狀態(tài)和力學(xué)量的描述及其變化規(guī)律上。在量子力學(xué)中,粒子的狀態(tài)用波函數(shù)描述,它是坐標(biāo)和時(shí)間的復(fù)函數(shù)。為了描寫微觀粒子狀態(tài)隨時(shí)間變化的規(guī)律,就需要找出波函數(shù)所滿足的運(yùn)動(dòng)方程。這個(gè)方程是薛定諤在1926年首先找到的,被稱為薛定諤方程。
當(dāng)微觀粒子處于某一狀態(tài)時(shí),它的力學(xué)量(如坐標(biāo)、動(dòng)量、角動(dòng)量、能量等)一般不具有確定的數(shù)值,而具有一系列可能值,每個(gè)可能值以一定的幾率出現(xiàn)。當(dāng)粒子所處的狀態(tài)確定時(shí),力學(xué)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(cè)不準(zhǔn)關(guān)系,同時(shí)玻爾提出了并協(xié)原理,對(duì)量子力學(xué)給出了進(jìn)一步的闡釋。
量子力學(xué)和狹義相對(duì)論的結(jié)合產(chǎn)生了相對(duì)論量子力學(xué)。經(jīng)狄拉克、海森伯(又稱海森堡,下同)和泡利(pauli)等人的工作發(fā)展了量子電動(dòng)力學(xué)。20世紀(jì)30年代以后形成了描述各種粒子場(chǎng)的量子化理論——量子場(chǎng)論,它構(gòu)成了描述基本粒子現(xiàn)象的理論基礎(chǔ)。
1925年,海森堡基于物理理論只處理可觀察量的認(rèn)識(shí),拋棄了不可觀察的軌道概念,并從可觀察的輻射頻率及其強(qiáng)度出發(fā),和玻恩、約爾丹一起建立起矩陣力學(xué);1926年,薛定諤基于量子性是微觀體系波動(dòng)性的反映這一認(rèn)識(shí),找到了微觀體系的運(yùn)動(dòng)方程,從而建立起波動(dòng)力學(xué),其后不久還證明了波動(dòng)力學(xué)和矩陣力學(xué)的數(shù)學(xué)等價(jià)性;狄拉克和約爾丹各自獨(dú)立地發(fā)展了一種普遍的變換理論,給出量子力學(xué)簡(jiǎn)潔、完善的數(shù)學(xué)表達(dá)形式。
量子物理學(xué)的建立是許多物理學(xué)家共同努力的結(jié)晶,它標(biāo)志著物理學(xué)研究工作第一次集體的勝利。編輯本段量子力學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展