量子论
读音：[liang4 zi3 lun4]
针对牛顿力学与麦斯威尔（James C. Maxwell，一八三一年~一八七九年）的电磁学为支柱的古典物理学，而将德国物理学家蒲朗克（Max K. E. L. Planck，一八五八年~一九四七年）于一九○○年所提倡作用量子假设为根据的物理学理论体系称为量子论。量子论可说是与相对论并称二十世纪在物理学上最重大的发现。量子论中，在量子学成立以前的所有尝试，称为前期量子论。目前量子论已发展极为广泛，被运用于基本粒子、原子核、天体、分子、量子流体、固体、磁性等的研究，以及量子光学、量子电磁学等的方面，上述种种又泛称量子物理学。古典力学的界限十九世纪后叶，牛顿力学与麦斯威尔的电磁学为主的物理学发展，呈现出可究明一切物理现象的气势。但在另一方面，物理学的对象从宏观现象扩大至不能直接凭人类的感觉去加以掌握的分子或原子等的微观现象时，却发现其中存在着古典物理学所不能解释的现象。例如：波兹曼（Ludwig Boltzmann，一八四四年~一九○六年）的气体分子运动论及杜鲁德（Paul K. L. Drude，一八六三年~一九○六年）的金属电子论中，理论值与实验值的颇大误差，还有居礼（Curie）夫妇发现辐射性的镭元素与西瓦德勒（Egon von Schweidler）所发现辐射衰变的偶然性等等。这些发现使得人们对古典物理学投以疑惑的眼光，物理学陷入一片混乱。量子力学的成立使古典物理学的界限得以突破的契机，是一九○○年由蒲朗克所提出空洞内的辐射能分布公式。他使用能源量包（作用量子）当作此能量分布公式的常数。此即今天所谓的蒲朗克常数（h）。由此得知，在宏观的世界里，看似连续的种种现象，从微观来看时，却是具有不连续性，并发现构成其最基本的单位是能源量包。蒲朗克常数是所谓6.62559×10-27尔格?秒的极其微小的数值，在宏观现象里几乎是不可见的量。但是微观世界里的原子、电子、基本粒子等的作用，与此蒲朗克常数的程度相同，无视此一现象而建构起来的古典物理学理论，在此微观世界里等于是行不通了。最早察觉到蒲朗克公式所蕴含重大意义的，即是爱因斯坦（Albert Einstein，一八七九年~一九五五年）。爱因斯坦于一九○五年发表光量子假设，解释振动数ν的光是所谓hν的能量粒子（光量子）流。爱因斯坦的光量子假设是在说明光的粒子性，而泰勒（Sir Geoffrey I. Taylor，一八八六年~一九七五年）则指出，即使是不存在二个光量子以上的微弱光线，经过一段长时间亦会出现干涉纹（interference fringe。一九○九年），究明了光具有粒子与波动性的双重性质。光所具有粒子与波动性的双重性质，亦由德布罗意（Louis V. de Broglie，一八九二年~一九八七年）在电子中获得证实（一九二四年），此种波动被称为物质波或德布罗意波。波耳（Niels H. D. Bohr，一八八五年~一九六二年）则是基于所谓氢原子的电子轨道只有在形成蒲朗克常数的整数倍时才实际存在的观点下，构思出原子模型，并导出氢原子的稳定性与被释放、吸收的光谱原理（一九一三年）。海森伯（Werner K. Heisenberg，一九○一年~一九七六年）从波耳的此种原子模型展开实验，放弃观测电子位置及公转时间之类的量，而从建立所谓只表现可观测之量的力学观点，到达了矩阵（matrix）力学（一九二五年）。此项矩阵力学又由鲍立（Wolfgang Pauli，一九○○年~一九八七年）与狄拉克（Paul A. M. Dirac，一九○二年~一九八四年）正确赋予氢原子的光谱而获得证实（一九二六年）。另一方面，薛丁格（Erwin Schro-dinger，一八八七年~一九六一年）则驳斥矩阵力学将运动在时间上、空间上的连续性予以扬弃的作法，而完成波动方程序（一九二六年）。薛丁格更提示波动力学与矩阵力学的同等性，当此二者的同等性由狄拉克与焦耳顿（Pascual Jordan，一九○二年~一九八○年）予以证实时，量子力学便告诞生。其后，由于海森伯的“测不準原理”、波耳的“互补性”概念提倡出来，才完成量子力学的合理解释。今天的基本粒子论是量子论与相对论融合而成，但是将一切基本粒子的形成及其作用力予以统一说明的理论，至今仍未完成，给将来留下一个重大课题。
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