相聲量子學與相對論

量子論是現(xiàn)代物理學的兩大基石之一。量子論給我們提供了新的關于自然界的表述方法和思考方法。量子論揭示了微觀物質世界的基本規(guī)律，為原子物理學、固體物理學、核物理學和粒子物理學奠定了理論基礎。它能很好地解釋原子結構、原子光譜的規(guī)律性、化學元素的性質、光的吸收與輻射等。

原子結構

在牛頓力學（或者叫經(jīng)典力學）體系中，能量的吸收和釋放是連續(xù)的，物質可以吸收任意大小的能量。后來我們發(fā)現(xiàn)，其實能量真實的吸收和釋放，只能夠以某個的量級(hv)為最小單位，一份一份的吸收和釋放，h也就是量子力學里最常用到的普朗克常數(shù)，v為電磁頻率。由于普朗克常數(shù)的數(shù)量級很小（10的-34次方數(shù)量級），這就導致了牛頓力學在大尺度上和實驗符合的很好，但在小尺度上偏差很大。所以薛定諤在普朗克的量子理論（能量一份一份的傳遞）體系上建立了薛定諤方程，從而開辟了量子力學的伊始。

量子理論的發(fā)展與建立

在19世紀末,經(jīng)典物理學理論已經(jīng)發(fā)展到相當完備的階段，幾個主要部門——力學，熱力學和分子運動論，電磁學以及光學，都已經(jīng)建立了完整的理論體系，在應用上也取得了巨大成果，其主要標志是：物體的機械運動在其速度遠小于光速的情況下，嚴格遵守牛頓力學的規(guī)律；電磁現(xiàn)象總結為麥克斯韋方程組；光現(xiàn)象有光的波動理論，最后也歸結為麥克斯韋方程組；熱現(xiàn)象有熱力學和統(tǒng)計物理的理論。

在當時看來，物理學的發(fā)展似乎已達到了巔峰，于是，多數(shù)物理學家認為物理學的重要定律均已找到，偉大的發(fā)現(xiàn)不會再有了，理論已相當完善了，以后的工作無非是在提高實驗精度和理論細節(jié)上作些補充和修正，使常數(shù)測得更精確而已。英國著名物理學家開爾文在一篇瞻望20世紀物理學的文章中，就曾談到：“在已經(jīng)基本建成的科學大廈中，后輩物理學家只要做一些零碎的修補工作就行了。”

然而，正當物理學界沉浸在滿足的歡樂之中的時候，從實驗上陸續(xù)出現(xiàn)了一系列重大發(fā)現(xiàn)，如固體比熱、黑體輻射、光電效應、原子結構……

這些新現(xiàn)象都涉及物質內部的微觀過程，用已經(jīng)建立起來的經(jīng)典理論進行解釋顯得無能為力。特別是關于黑體輻射的實驗規(guī)律，運用經(jīng)典理論得出的瑞利-金斯公式，雖然在低頻部分與實驗結果符合得比較好，但是隨著頻率的增加，輻射能量單調地增加，在高頻部分趨于無限大，即在紫色一端發(fā)散。這一情況被埃倫菲斯特稱為“紫外災難”。對邁克爾遜-莫雷實驗所得出的“零結果”更是令人費解，實驗結果表明，根本不存在“以太漂移”。這引起了物理學家的震驚，反映出經(jīng)典物理學面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。

這兩件事被當時物理學界稱為“在物理學晴朗的天空的遠處還有兩朵小小的，令人不安的烏云”。然而就是這兩朵小小的烏云,給物理學帶來了一場深刻的革命。