什么是量子物理學(xué)?

量子物理學(xué)概述

1．量子物理學(xué)的建立
量子物理學(xué)是在20世紀(jì)初，物理學(xué)家們在研究微觀世界（原子、分子、原子核…）的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動規(guī)律的過程中，逐步建立起來的。
量子概念是1900年普朗克首先提出的，到今天已經(jīng)整整一百年了。期間，經(jīng)過玻爾、德布羅意、玻恩、海森柏、薛定諤、狄拉克、愛因斯坦等許多物理大師的創(chuàng)新努力，到20世紀(jì)30年代，初步建立了一套完整的量子力學(xué)理論。

2．量子物理學(xué)的價值
20世紀(jì)物理學(xué)的發(fā)展表明，量子物理是人們認(rèn)識和理解微觀世界的基礎(chǔ)。量子物理和相對論的成就使得物理學(xué)從經(jīng)典物理學(xué)發(fā)展到現(xiàn)代物理學(xué)，奠定了現(xiàn)代自然科學(xué)的主要基礎(chǔ)。
當(dāng)然，隨著物理學(xué)和其它自然科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，人們認(rèn)識的逐步深化，量子物理學(xué)也會進(jìn)一步地豐富和發(fā)展。至今為止、量子力學(xué)的某些基本觀念和哲學(xué)意義，科學(xué)家們?nèi)匀焕^續(xù)爭論不休，這是一門科學(xué)在走向成熟過程中的一個必經(jīng)的階段。

3、量子世界
我們把科學(xué)家們在研究原子、分子、原子核、基本粒子時所觀察到的關(guān)于微觀世界的系列特殊的物理現(xiàn)象稱為量子現(xiàn)象。
量子世界除了其線度極其微小之外（10-10～10-15m量級），另一個主要特征是它們所涉及的許多宏觀世界所對應(yīng)的物理量往往不能取連續(xù)變化的值，（如：坐標(biāo)、動量、能量、角動量、自旋），甚至取值不確定。許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)表明，量子世界滿足的物理規(guī)律不再是經(jīng)典的牛頓力學(xué)，而是量子物理學(xué)。量子物理學(xué)是當(dāng)今人們研究微觀世界的理論，也有人稱為研究量子現(xiàn)象的物理學(xué)。
由于宏觀物體是由微觀世界建構(gòu)而成的，因此量子物理學(xué)不僅是研究微觀世界結(jié)構(gòu)的工具，而且在深入研究宏觀物體的微結(jié)構(gòu)和特殊的物理性質(zhì)中也發(fā)揮著巨大作用。

4．量子力學(xué)
量子力學(xué)是一門奇妙的理論。它的許多基本概念、規(guī)律與方法都和經(jīng)典物理的基本概念、規(guī)律和方法截然不同。
量子物理學(xué)的現(xiàn)象不同于我們在日常生活中所觀察到的物理現(xiàn)象，其理論比較抽象，其數(shù)學(xué)工具比較艱深。因此人們往往將量子力學(xué)稱為研究量子現(xiàn)象的數(shù)學(xué)，本書（量子物理）實(shí)際上可以稱為量子力學(xué)初步或量子力學(xué)導(dǎo)論。

5．量子物理學(xué)的內(nèi)容
本書將介紹有關(guān)量子力學(xué)的基礎(chǔ)知識。
第1章介紹量子概念的引入--微觀粒子的二象性，由此而引起的描述微觀粒子狀態(tài)的特殊方法--波函數(shù)，以及微觀粒子不同于經(jīng)典粒子的基本特征--不確定關(guān)系。
第2章介紹微觀粒子的基本運(yùn)動方程（非相對論形式）--薛定諤方程。對于此方程，首先把它應(yīng)用于勢阱中的粒子，得出微觀粒子在束縛態(tài)中的基本特征--能量量子化、勢壘穿透等。
第3章用量子概念介紹（未經(jīng)詳細(xì)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)）了電子在原子中運(yùn)動的規(guī)律，包括能量、角動量的量子化，自旋的概念，泡利不相容原理，原子中電子的排布，X光和激光的原理等。
第4章介紹固體中的電子的量子特征，包括自由電子的能量分布以及導(dǎo)電機(jī)理，能帶理論及對導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體性能的解釋。
第5章介紹原子核的基礎(chǔ)知識，包括核的一般性質(zhì)、結(jié)合能、核模型、核衰變及核反應(yīng)等。關(guān)于基本粒子的知識和當(dāng)今關(guān)于宇宙及其發(fā)展的知識也都屬于量子物理的范圍，其基本內(nèi)容在本套書第一冊力學(xué)"今日物理趣聞A基本粒子"和第二冊熱學(xué)"今日物理趣聞A大爆炸和宇宙膨脹"中分別有所介紹，在本書中不再重復(fù)。