量子理論最先是誰發現的?是怎麼發現的?

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施鬱

(復旦大學物理學系)

“量子”這個名詞首先是普朗克引進的,他為了解釋一定溫度下,電磁輻射的能量密度與輻射波長的關係,假設了物質在輻射電磁波的時候,是一份一份的,每一份就是一個量子。後來愛因斯坦提出,電磁波本身的能量就是一份一份的,叫做光量子。此後,玻爾提出原子核外的電子的運動只能在一些特定軌道上,叫做量子化條件。 然後,德布羅意提出物質粒子也有波動性,玻爾的量子化條件可以看成駐波條件。

1925-1926年,海森堡、玻恩、約旦提出矩陣力學(他稱之為量子力學),用矩陣描述物理觀測量;薛定諤提出波動力學,用波函數描述微觀粒子,玻恩提出波函數的統計解釋。狄拉克通過非對易關係發現量子力學的一般性理論結構。

狄拉克和馮諾伊曼分別所著的兩本書整理了量子力學的基本結構。


物理文化與施鬱世界線


看到題主的問題,小編只能說,量子理論不是哪一個人完成的,而是一大堆物理學共同努力的結果——這一點和相對論截然相反。量子理論的發現歷史可以寫一部90集電視連續劇了。

量子理論起源於德國物理學家馬克斯·普朗克對黑體輻射的研究。1900年,普朗克假設能量不是連續而是分離的,從而解決了維恩經驗公式在低頻與實驗不相符的困難,也能消除了瑞利公式的紫外災難。但是普朗克的假設在當時不被物理學界認可,普朗克之外的物理學家都認為能量是連續變化的不可能是分離的。1905年,愛因斯坦將普朗克的假設應用到光的傳播上,提出了"光量子"的概念,從而解釋了光電效應。但是像樣的量子理論到此還沒有被提出。1913年,丹麥物理學家尼爾斯·玻爾提出了第一個比較像樣的量子理論——玻爾理論。玻爾是最早引入量子條件(所謂的定態假設、軌道量子化和躍遷假設,這些在量子力學裡都是有對應的)的物理學家,也是量子論奠基人之一。1916年,德國物理學家阿諾德·索末菲對玻爾理論進行改進,將相對論修正和橢圓軌道修正都考慮進去,索末菲是第一個提出氫原子能級精細結構的物理學家。但是即便如此,這時的量子理論還是有很多問題,比較典型的電子躍遷的機理是什麼,無論玻爾還是索末菲都沒有回答。7年以後的1923年,法國物理學家德布羅意含含糊糊地說了一個大概的模型,這個模型後來被總結為物質波模型。德布羅意其實只是給出了一個猜想,物理圖像德布羅意本人其實十分含糊,就連德布羅意關係都不是他推導的。這個工作居然還拿了諾貝爾獎,真是皂滑弄人。這工作後來被薛定諤發展為了波動力學,那是1926年。薛定諤之所以是1926年才提出波動力學,主要原因是這老兄能力不行,推導相對論性的波動力學連連失敗,所以量子力學的第一功與他失之交臂。量子力學的第一功是屬於海森伯格、波恩。約爾當。1925年這老哥三個提出了矩陣力學。1926年,薛定諤和泡利證明了矩陣力學和波動力學其實是一回事。至此,非相對論量子力學——也簡稱量子力學——就算大功告成。小編上大學那會,量子力學老師說過一句話:量子力學是用諾貝爾獎堆出來的。這一點都不假,普朗克、愛因斯坦、玻爾、德布羅意、海森伯格、

薛定諤、波恩、泡利、狄拉克等,他們無一例外是因為量子論或者量子力學獲得諾貝爾獎的。或者說,量子力學是在這些人手裡從誕生到完善(還沒有徹底完善)最終變成今天這個樣子。

說到這類,量子理論好像說完了,等會,小編剛才說了一個詞——非相對論性。那有人要問,是不是還有相對論性量子力學呢?還真有,狄拉克就是因為相對論性量子力學和薛定諤分享了1933年諾貝爾獎。此外,還有一個沒有獲得諾貝爾獎的工作——瑞士物理學家奧斯卡·克萊因和德國物理學家沃爾特·高登提出的克萊因-高登方程,這也是相對論性量子力學,但是由於在力學上存在一些不自洽性,所以沒能被當時的物理學家所接受。後來泡利用場論的方法解釋了KG方程的物理意義。不僅如此,狄拉克方程也只有在場論意義上才有自洽解釋。量子理論由此進入場論時代。此後,在電磁場量子化做出巨大貢獻的物理學家有保羅·狄拉克,弗拉迪米爾·福克,沃爾夫岡·泡利,朝永振一郎,施溫格,理查德·費曼和迪森等。其中費曼、朝永、施溫格三個人提出了電磁場的量子化理論——量子電動力學(1948年)。二十世紀五十年代,中國物理學家楊振寧和其合作者美國物理學家米爾斯提出了場論裡的一個劃時代的理論——楊-米爾斯理論(YM)。二十世紀六十年代,量子場論的對稱性破缺理論和希格斯機制被提出,其中南部陽一郎、古德斯通、希格斯對此有比較大的貢獻。1965年在對稱性破缺理論上,物理學家將電磁場和弱相互作用統一成SU(2)*U(1)場論,這是一個YM理論。再往後就是強相互作用時代,這一時期場論的觀點險些被物理學家放棄。在描寫強相互作用的量子色動力學(本質是一個SU(3)YM理論和費米子場形成的描寫強相互作用的場論,其中有很多麻煩事,比如鬼場等,這裡就不去介紹了)提出之前一段時期,出現了有一個被當時理論被物理學家認為是可能解決強相互作用的理論——弦理論(應該說是玻色弦理論)。但是玻色弦理論存在三大障礙——無規範場、無費米子場、存在快子,因而被自洽完備的量子色動力學所替代。至此,場論的工作基本結束,量子理論告一段落——等會,還沒結束!引力場還沒有被量子化。換句話,量子理論仍然沒有結束,只是告一段落、未完待續。這件事情對物理學界來說,真是梗骨在喉。而上個世紀八十年代,超對稱引入弦理論,物理學家得到了超弦理論。超弦理論是目前作為量子引力的候選者之一。同時超弦理論也是一個統一理論。至此,量子理論是不是就算結束了麼?哦,小編要說,還沒有。量子理論現在不僅沒結束,反而是要新的量子革命要發生了。隨著目前量子信息的深入研究,許多物理學家認為可能要發生第二次量子革命。這一次革命是要徹底完善量子力學。說不定,薛定諤的貓就會在這一次革命裡被弄清楚了——我們拭目以待吧。


科學聯盟


我在研究單個粒子特性時,發現用拓樸學可以更好的解釋玻爾理論!

所以提出的全新的拓樸量子論!

解釋了超光速與心靈感應!

量子態疊加與量子糾纏是量子通信(黑障通信)的理論基礎!

我以為玻爾的理論更值得重視!

玻爾的徒子徒孫們的理論並沒有超越玻爾!

玻爾仍然站在最頂端,還沒有物理學家可以超過玻爾!

我的理論也只是對玻爾理論的註釋!


在世丹王


量子物理學的研究是一群人的共同努力完成的,以波爾為主的哥本哈根學派對量子物理學有著什麼重大的貢獻,他們最先提出了量子物理學的測不準理論。波爾 泡利 海森堡 都是哥本哈根學派 量子物理學奠基做出貢獻的還有 薛定諤 波動方程, (名字我寫的不一定對就是這麼個讀音吧)


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