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量子力学是一种基础理论,在20世纪被物理学家用来描述原子和亚原子现象。
它还成功地广泛运用于观察一系列宇宙图片。
虽然量子力学借鉴了牛顿力学的一些观念,即早先的物理现象,然而与牛顿力学本质上是不同的。
比如,在牛顿物理学中,数量是被认为持续可变的,在一定范围内可取任何值。
另一例子是角动力,即粒子被一中心吸引沿圆形轨道旋转,它与速度乘以中心距粒子的距离值成正比。
因为牛顿力学中距离可以取任何值,所以角动力也是如此。
另一方面,在量子力学中,角动力常常被规定成某些离散值,这些离散值的比率是简单的有理数。
量子力学和早先的物理理论更本质的区别在于用一种可能性,即用一种基本思维来解释量子力学如何来诠释这个世界。
这就很明显是在用量子力学和牛顿力学来预测未来。
牛顿力学中描述的一些事物,如太阳系,如果能一次性精确测量出,那么对于太阳系未来动向的精确预测是有可能的。
在量子力学的描述中,甚至对一个简单的单电子原子都能精确预测出其诸多行为的可能性。
对不稳定的放射性核的描述就能说明这一点。
当单个的核子衰变时,量子力学就不能进行预测,尽管如此,如果搜集了许多相同的原子核,那么能指出何时这个核子会衰变。
这个量子力学的新现象被一些知名物理学家,如艾伯特•爱因斯坦所抵制。
不管怎样,它的出现成为原子与亚原子水平上不可忽视的一个特征。
早期发展:普朗克的成果
历经30多年的时间,量子力学蓬勃发展,期间成功地解释了多个物理现象。
第一个量子理论用来分析电磁辐射是如何产生的。
1900年,马克思•普朗克(axplanck)做到了。
普朗克尝试研究在不同的频率下,热的物体辐射的分布,比如太远的表面。
根据观察结果他得出结论,辐射不是持续发出的,就像早先认为的一样。
相反,辐射是以一种被他称为量子的离散量发出的。
对于这些量子、频率f和能量释放量e之间往往存在一种关系,即e=hf。
这里的h就是被普朗克引入的普适常数,现在以他的名字命名。
普朗克常数以时间乘以能源为单位,其数值接近663&tis;10(-34)焦耳秒。
普朗克分析结果的独特之处在于,这个公式能够表达出任何频率下的物体的辐射量。
这个联系,即黑体分布,和实验结果相一致。
在普朗克的理论中,量子的性质是十分神秘的。