量子理论原理及讲解

量子理论的主要内容是粒子论和波动论。

粒子论的主要观点就是光并不是连续的，而是一份一份的发出的，这一份一份的就叫量子。

它的原理起源是来自于对于原子的辐射光谱的观察，发现原子光谱是不连续的。

波动论的主要观点就是光是一种波，是连续的。

它的原理起源是来自于光的衍射和干涉现象。

最终由于薛定谔等科学家的努力，波函数试图统一两者的论点：

光是一种波动，我们之所以观察到了一个量子，是因为我们的观察行为使其波函数坍缩。在我们没有用观察行为对其产生扰动时，它是波，而且是多种不同结果的叠加态。

然而爱因斯坦和德布罗意更是发现波粒二象性的切实存在。

我们都知道观察，但谁能想到我们的观察是怎么样一个过程，我们看一个苹果，是因为光从苹果反射进入人眼，之所以这个反射不会影响苹果，那是因为苹果相对于光子的质量，大到了无法形容的程度，而当我们观察一个电子的时候，我们就无法忽视我们的观察行为对电子的影响，那更小的光子呢？我们是如何观察光子的呢？用化学反应，那这个化学反应对光本身有什么影响呢？谁去想过？我们眼睛接收到了光之后呢？我们大脑是如何做出反应形成视觉的呢？这整个过程都在对被观测的光产生影响。

无论是粒子论和波动论都在为现代科学带来重大影响，他们的研究仍然在大幅度推动人类文明更加深入的发展。

不论波函数是不是量子理论最终的终结，物理学在推进到微观世界的时候就已经不是我们用直观世界的观测和思想所能推断的了的，这是一个让人倍感纠结的领域，这是一个需要巨大幅度解放思想的领域，这是一个把脑洞炸开的领域

量子论是现代物理学的两大基石之一。量子论给我们提供了新的关于自然界的表述方法和思考方法。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、核物理学和粒子物理学奠定了理论基础。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、光的吸收与辐射等。

原子结构

在牛顿力学（或者叫经典力学）体系中，能量的吸收和释放是连续的，物质可以吸收任意大小的能量。后来我们发现，其实能量真实的吸收和释放，只能够以某个的量级(hv)为最小单位，一份一份的吸收和释放，h也就是量子力学里最常用到的普朗克常数，v为电磁频率。由于普朗克常数的数量级很小（10的-34次方数量级），这就导致了牛顿力学在大尺度上和实验符合的很好，但在小尺度上偏差很大。所以薛定谔在普朗克的量子理论（能量一份一份的传递）体系上建立了薛定谔方程，从而开辟了量子力学的伊始。

量子理论的发展与建立

在19世纪末,经典物理学理论已经发展到相当完备的阶段，几个主要部门——力学，热力学和分子运动论，电磁学以及光学，都已经建立了完整的理论体系，在应用上也取得了巨大成果，其主要标志是：物体的机械运动在其速度远小于光速的情况下，严格遵守牛顿力学的规律；电磁现象总结为麦克斯韦方程组；光现象有光的波动理论，最后也归结为麦克斯韦方程组；热现象有热力学和统计物理的理论。

在当时看来，物理学的发展似乎已达到了巅峰，于是，多数物理学家认为物理学的重要定律均已找到，伟大的发现不会再有了，理论已相当完善了，以后的工作无非是在提高实验精度和理论细节上作些补充和修正，使常数测得更精确而已。英国著名物理学家开尔文在一篇瞻望20世纪物理学的文章中，就曾谈到：“在已经基本建成的科学大厦中，后辈物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。”

然而，正当物理学界沉浸在满足的欢乐之中的时候，从实验上陆续出现了一系列重大发现，如固体比热、黑体辐射、光电效应、原子结构……

这些新现象都涉及物质内部的微观过程，用已经建立起来的经典理论进行解释显得无能为力。特别是关于黑体辐射的实验规律，运用经典理论得出的瑞利-金斯公式，虽然在低频部分与实验结果符合得比较好，但是随着频率的增加，辐射能量单调地增加，在高频部分趋于无限大，即在紫色一端发散。这一情况被埃伦菲斯特称为“紫外灾难”。对迈克尔逊-莫雷实验所得出的“零结果”更是令人费解，实验结果表明，根本不存在“以太漂移”。这引起了物理学家的震惊，反映出经典物理学面临着严峻的挑战。

这两件事被当时物理学界称为“在物理学晴朗的天空的远处还有两朵小小的，令人不安的乌云”。然而就是这两朵小小的乌云,给物理学带来了一场深刻的革命。