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来源：《青年时代》2018年第09期
全自动淘洗磁选机 摘要：从量子力学诞生的时刻开始，尽管其数学结构严谨，但许多科学家怀疑它并不是完整的物理理論由它产生的一系列观念和物理学的传统观念是如此相反，以至于它的许多发现者都感到迷惑和不解，并为此展开了激烈的争论，量子力学是在百家争鸣的环境下不断发展的。本文回顾了量子论和量子力学产生的过程和围绕量子力学发生的争论，论述了量子力学对人类社会的科学、哲学、技术和经济带来的巨大影响对量子力学的进一步发展进行了讨论。
关键词：普朗克；量子论；相对论
一、前言硫酸铵沉淀
侧脑室 1900年12月14日，德国物理学家马克思-普朗克发表了一篇重要的论文，他在分析黑体
辐射的能谱时，提出了光的能量和频率成正比并以不连续的量子状态辐射的新概念。量子论提出后，经过25年的时间，由许多物理学家共同努力，激烈争辩，最终才形成了量子力学量子力学、相对论和基因双螺旋结构是20世纪最重要的三大科学发现。量子力学在其中又占有特殊的位置。它打开了人类认识原子世界的大门。历史上没有哪一个理论的成就如此深刻地改变着人类社会的生产、生活和观念。没有量子力学的指导，就不会认识化学键，不会有高教的化学台成和化学工业，就不会认识能带结构，不会发现半导体晶体管、集成电路和激光，不会有今天的信息技术和工业，也就不会形成今天全球化的经济结构调整和信息革命。量子力学使我们得以了解分子、原子、核于、夸克、轻于的性质和各种物态的结构，是最有预见力和精确的理论，它不仅是微观世界的理论，而且是宏观相干量子态的理论。量子力学直到今天仍有丰富的生命力，基于它的发现始终层出不穷。在今后相当一段时间内，它仍然将居于物理学创新的中心。从量子力学诞生的时刻开始，尽管其数学结构严谨，但许多科学家怀疑它并不是完整的物理理论由它产生的一系列观念和物理学的传统观念是如此相反，以至于它的许多发现者都感到迷惑和不解，并为此展开了激烈的争论，量子力学是在百家争鸣的环境下不断发展的。 二、量子论发现的背景
到19世纪末，已建立了三大物理理论：（1）牛顿力学，确定粒子的运动；（2）麦克斯韦电动力学，确定电磁场和电磁渡的运动；（3）热力学和统计物理，确定热平衡态的物性。这三大理论都形成了完整的数学框架，特别是拉格朗日、哈密顿和Jocobi发展的分析动力学，费马的最小作用原理给牛顿力学以崭新的形式和深刻的内涵。
虽然三大经典理论在解释某些自然现象时取得了很大的成功，当时人们相信它们能解释万物运动的规律，但经过努力，仍不能解释上述这些物性的经验规律是如何由基本规律形成的。在19世纪和20世纪之交，一系列新的发现和经典理论预见的结果相左，加剧了存在的问题，如光速不变（1879年迈克耳孙一莫雷）、黑体辐射（1859年基尔霍夫，1879年斯特藩，1884年玻尔兹曼，1896年维恩）、光电效应（1887年赫兹）、放射性（1896年贝克勒尔）、电子轨道的不稳定性（1899年卢瑟福）等等，形成了传统物理学的危机。
三、1923年后的10年内量子力学获得飞速发展
1923年，德布罗意在其博士论文中提出了电子也具有波动性的建议；1924年，泡利提出了不相容原理；1924年。玻和爱因斯坦引进了玻一爱因斯坦（Bose-Einstein）统计；1925年，乌伦贝克（GE.Uhlenbeck）和古德斯密特（S A.Goudsmit）提出了电子自
旋的建议；1925年，海森伯、玻思和约尔丹（E.P.Jordan）发表量子矩阵力学；1926年，薛定谔提出波动方程。发表量子波动力学；1926年，薛定谔证明量子矩阵力学和量子波动力学在数学上等价；1926年，克莱因（0.B.Klein）和戈登（W.Gordon）提出相对论波动方程；1926年，费米发现自旋和统计的联系；1926年，狄拉克引进费米一狄拉克统计；1927年，戴维孙（C J.Davission）、革末（L.H.Germer）和汤姆孙（G.P.Thomson）的实验证明电子的波动性；1927年，海森伯提出测不准关系式；1927年，玻恩提出波函数的统计解释；1928年，狄拉克发表电子的相对论方程；1930年，狄拉克引进电子空穴；1931年，泡利提出中微子假说；1931年，泡令（L.C Pauling）发现化学共振键；1932年，查德威克（j.Chadwick）发现中子；1932年，海森伯引进同位旋概念。提出原子核的核子模型；1932年，安德森（C.D.Anderson）发现正电子。 值得指出的是，量子力学的发现者们多数虽然年轻，但都具有深厚的理论和实验的知识。他们了解光谱和各种物性的实验进展和状况，对分析动力学、电磁场理论、热力学和统计物理都有深刻的领会。他们还掌握了数学的最新发展，如希尔伯特（Hilben）空间这说明，只有掌握人类创造的全部知识财富，才能产生革命性的创新。
四、不同意见的争论是发展科学的重要推动力
尽管量子力学的数学结构严谨，在解释一系列实验现象上取得了完全成功，但是从它诞生的时刻开始，对它的物理解释和理解就存在不同的意见和争论。一批为量子力学的发展作出过重要贡献的物理学家，如爱因斯坦、薛定谔等始终怀疑量子力学，认为它不是最终的理论，而另一批物理学家，以玻尔、海森伯为首则持完全相反的意见。
五、量子力学和相对论
有人从测量过程的突变性推论相对论遭到破坏，认为这预示量子力学和相对论存在冲突，发掘这种冲突是发展量子力学的前提。但需要指出的是，测量过程的理论可能在现有量子力学的能力范围之外。其次，相对论和量子力学在量子场论中已得到很好的结台，如量子电磁场理论已是当今世界最精确的理论，理论预测和实验结果高度符台。很难想象在低能区相对论和量子力学二者之间存在矛盾。当然两者都需要进一步发展，他们在极高的普朗克能区会统一在薪的理论之中。
六、量子力学发展的历史带给我们的启示
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物理学研究的是自然界的运动规律和物质的結构，判定物理学的发现和理论作为客观
2019未来科学大奖科学真理的唯一依据是，正确预见并为不同科学家在相同条件下所重复验证的实验事实。对量子现象的观察实验尽管出现许多出乎常情的结果，但我们的认识必须依据真实可靠的实验结果加以修正，而不是相反。和其他科学理论发展的不同在于，量子力学是在激烈的争论下由一批科学家共同努力而产生的之所以是这样，是因为量子现象十分奇特，用经典逻辑和日常经验无法理解和接受，需要丰富的想象力，需要理论和实验的紧密结合，需要不同观点的交锋和争论。反对的意见，如薛定谔猫和EPR佯谬，尽管未达到原提出者的目的，但是对量子力学的发展起到了重要的推动作用，开辟了全新的研究和应用领域。量子力学尽管从观念上完全脱离了经典理论，但它同时继承和发展了经典理论中最精华的部分。如拉格朗日、啥密顿和locobi的分析动力学。对量子效应不显著的宏观现象，量子力学的预言也自动趋向牛顿力学。因此创新要在继承的基础上进行，只有掌握人类创造的全部知识财富，又不受其拘束，才能从薪的实验事实出发，产生革命性的创薪。虽然我们还未完全懂得量子力学，但是在量子力学中蕴含着丰富的辩证思维，粒子与波动、连续与分立、对称与破缺、真空与场等等对立统一的观念到处可见。只有通过量子逻辑才能理解从一个时空奇点可以创造整个宇宙，理解单个量子可以实现自身的干涉。在历史的长河中，任何理论都是相对真理，都有其适用范围，都有在薪的条件下改进的可能。量子力学和相
对论的结台已经创造了量子场论，得到了很大的成功，量子场论本身也在继续发展。但是任何想改进量子力学基本观点的尝试都必须建立在实验的基础上。现代数学无疑在发展量子力学和量子场论中发挥了重要作用。我认为，单纯从数学和逻辑出发，有可能到若干有用的关系，但不经过实验的检验、指导和修正，不可能创造出薪的理论。
七、不断发展的量子理论和应用
matlab带通滤波器 当前创建新理论的探索在向两个方向进行，一个方向围绕宇宙的起源、发展、标准模型的拓展和相互作用力的统一由于实验困难，耗资巨大，进展缓慢。另一个方向围绕量子力学测量和解释问题进行，设计并进行了一批薪的薛定谔猫和EPR佯谬实验，实验的成功证实了量子力学的预言，同时开辟了量子信息的新研究领域。第二个方向费钱不多，有重要的应用背景，会有较快的发展量子力学应用的领域将随着人类对物质结构认识的深入而不断扩大。由于人类对单个原子操纵能力的增加，应用量子力学会设计出越来越多的按照人的要求，具有特殊功能的人造微结构和具有新奇性质的宏观量子态，会在21世纪继续对经济、军事、科技和社会进程产生重大的影响。物理学将在2l世纪继续发展，并发挥重要作用。我国科学家应当在21世纪为物理学的新进展做出重要的贡献。
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