为什么量子论的发展十分重要?

如题所述

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。

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。”

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第1个回答  2018-01-28

量子力学的创建触发了科学的淘金热。早期的成果有:1927年海森堡得到了氦原子薛定谔方程的近似解,建立了原子结构理论的基础;John Slater,Douglas Rayner Hartree,和Vladimir Fock随后又提出了原子结构的一般计算技巧;Fritz London和Walter Heitler解决了氢分子的结构,在此基础上,Linus Pauling建立了理论化学;Arnold Sommerfeld和泡利建立了金属电子理论的基础,Felix Bloch创立了能带结构理论;海森堡解释了铁磁性的起因。1928年George Gamow解释了α放射性衰变的随机本性之谜,他表明α衰变是由量子力学的隧道效应引起的。随后几年中,Hans Bethe建立了核物理的基础并解释了恒星的能量来源。随着这些进展,原子物理、分子物理、固体物理和核物理进入了现代物理的时代。

第2个回答  2018-01-28

量子力学发展中最大的争论——“物质的波动性与粒子性”的起源可以追溯到古希腊时期,古希腊时期对于光的思考与假设已经可以大致的看出其中包含的波动或是粒子的影子。古希腊时期伟大的哲学家恩培多克勒提出了“四根说”,即世界由土、气、火、水四种根源组成,他提出假设光是从人的眼睛中射出的火焰(古人由于技术条件,光火不分),当火焰到达物体是我们看见了物体。这不难看出其中包含着光的连续性的影子。这个假说无法解释我们在黑暗中无法看见其他物体而被推翻。对于我们如何感知光线的正确解释一直到了罗马时期,学者卢克来修在其著作中指出光线是直接到达眼睛而被人感知的。在光的传播的一些性质问题上欧几里德对光的反射进行了研究;托勒密、开普勒、哈桑都对光的折射进行了研究;最终费马总结了前人的研究,并将其归结为一个简洁明了的理论——的光程最短法则,物理学的简约美充分得到体现。此时,光学,作为物理学的一门学科建立了起来。

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