量子力学
物理学理论
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量子力学（Quantum Mechanics），为物理学基本理论（理论物理学分支学科），主要研究原子和亚原子尺度微观粒子的运动规律。该理论形成于20世纪初期，彻底改变了人们对物质组成成分的认识。它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础。[6][2][3][16]
在经典物理学上发展起来的量子力学与其不同之处在于，经典力学尺度，理论更多的在普通（宏观）上描述了自然界的规律，例如热力学一、二定律等，但不足以在小尺度（原子和亚原子）准确描述其状态；而量子力学中能量、动量、角动量和束缚系统的其他量都被限制为离散值（量化）；物体同时具有粒子和波的特性（波粒二象性）；在给定一组完整的初始条件 的情况下，在测量之前预测物理量值的准确度是有限的（不确定性原理）。[4][8][9][16][17]
量子力学是在20世纪初由马克斯·普朗克、尼尔斯·玻尔、沃纳·海森堡、埃尔温·薛定谔、沃尔夫冈·泡利、路易·德布罗意、马克斯·玻恩、恩里科·费米、保罗·狄拉克、阿尔伯特·爱因斯坦、康普顿等一大批物理学家共同创立的，旨在解决经典物理学无法解释的问题，例如黑体辐射、光电效应以及原子的线型光谱和原子结构等问题。[4][8]1900年，普朗克（Max Planck）为了解决用经典理论解释黑体辐射时遭遇的问题而提出了量子论，标志着早期量子论的诞生。5年后，爱因斯坦（Albert Einstein）针对光电效应提出了光量子的假设。[8][18]随后，玻尔（Niels Henrik David Bohr）在此基础上提出了玻尔原子模型，解释了氢光谱实验。[7]在这一时期的量子论对微观粒子的本质还缺乏全面认识，因此也被称为旧量子论。[5][19]进入20世纪20年代，德布罗意（Louis Victor de Broglie）将波粒二象性推广至实物粒子，这一假设不久为戴维孙（Clinton Davisson）和革末（Lester Germer）的电子衍射实验所证实，现代量子力学建立。[20][5][21][22]随后，埃尔温·薛定谔（Erwin Schrödinger），维尔纳·海森堡（Werner Heisenberg），马克斯·玻恩（Max Born），保罗·狄拉克（Paul Dirac） 等物理学家全面发展了量子力学的现代理论。[5]现代理论是用各种特殊发展的数学形式来表述的。除了透过广义相对论描写的引力外，迄今所有基本相互作用均可以在量子力学的框架内描述（量子场论）。[21][14]2025年10月7日，约翰·克拉克、米歇尔·H·德沃雷特和约翰·M·马蒂尼斯因“在电路中发现宏观量子力学隧穿和能量量子化”而获2025年诺贝尔物理学奖。[23]
量子力学的建立，量子力学从根本上改变人类对物质结构及其相互作用的理解，同时开辟了人们认识微观世界的道路，找到了探索原子、分子的微观结构及在原子、分子水平上物质结构的理论武器，扩充了量子物理学的范围，在各种研究微观物理学的领域中也都已经得到了广泛的应用，如晶体管、集成电路、超导材料、激光等等。[4][5][2]此外，量子力学在化学等学科和许多近代技术中也得到广泛的应用。[24]