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人類開始進入量子時代

1905年,愛因斯坦提出了光量子假說,進一步發展了量子概念。愛因斯坦認為,能量子概念不只是在光波的發射和吸收時才有意義,光波本身就是由一個個不連續的、不可分割的能量量子所組成的。利用這一假說,愛因斯坦成功地解釋了光電效應等實驗現象。光量子概念首次揭示了光的量子特性或波粒二象性,即光不僅具有波動性,同時也具有粒子性。

1913年,玻爾把量子概念成功地應用於氫原子系統,並根據盧瑟福的核型原子模型創立了玻爾原子理論。這一理論指出,原子中的電子只能存在於具有分立能量的定態上,並且電子在不同能量定態之間的躍遷是本質上非連續的。

1924年,在愛因斯坦光量子概念的啟發下,德布羅

量子意提出了物質波假說,最終將光所具有的波粒二象性賦予了所有物質粒子,從而指出了自然界中的所有物質都具有波粒二象性,或量子特性。德布羅意的物質波概念為人們發現量子的規律提供了最重要的理論基礎。

1925-26年間,定量描述物質量子特性的最初理論——量子力學誕生了。

1925年7月,海森伯在玻爾原子理論的基礎上,發現了將物理量(如位置、動量等)及其運算以一種新的形式和規則表述時,物質的量子特性,如原子譜線的頻率和強度可以被一致地說明,這是關於量子規律的一種奇妙想法。

1925年末,在愛因斯坦的建議下,薛定諤仔細研究了德布羅意的論文,併產生了物質波需要一個演化方程的想法。1926年初,經過反覆嘗試和努力之後,薛定諤終於發現了物質波的非相對論演化方程,即今天人們熟知的薛定諤方程。薛定諤方程的發現標誌了量子力學的另一種形式體系——波動力學的建立。

1926年下旬,看上去非常不同的矩陣力學和波動力學很快被證明在數學上是等價的。薛定諤首先證明了波動力學與矩陣力學的等價性,之後,狄拉克進一步通過變換理論把矩陣力學和波動力學統一起來。至此,量子力學的理論體系被創建完成。

從此,人類開始進入量子時代。越來越多的人投入到量子力學的應用研究中,基於量子規律的新技術也不斷湧現,這些量子技術深深地改變了人類的生活,其中最引人注目的成就就是激光技術和電子計算機的出現。

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