一、引言

量子力學(xué)是二十世紀(jì)物理學(xué)的重要進展，從它對近代物理學(xué)和人類的物質(zhì)文明來說，它具有舉足輕重的作用，沒有它，就沒有人類近代的物質(zhì)文明。

量子力學(xué)的建成是一批物理學(xué)家集體工作和共同創(chuàng)造的結(jié)晶。在這個理論體系中閃爍著：普朗克、愛因斯坦、盧瑟福、波爾、海森堡、薛定諤、迪拉克等人的光輝名字。在這一批量子物理學(xué)家中公認的領(lǐng)袖就是波爾，他對量子力學(xué)的建成和理論體系的完成給予了深刻的影響。

從波爾開始，通過索末菲直到海森堡所給出量子力學(xué)的形式，以及德布洛意波概念所導(dǎo)致薛定鍔方程，就意味著終于可能建立起普遍的量子力學(xué)。

二、量子力學(xué)的發(fā)展是部分機遇、部分必然性的歷史

1、經(jīng)典物理的困難

十九世紀(jì)后期，物理學(xué)的理論體系似乎已發(fā)展到了非常嚴謹與完善的程度，所以在當(dāng)時物理學(xué)界非常流行的觀點是：物理學(xué)已經(jīng)發(fā)展到了頂峰，今后的任務(wù)，只是在小數(shù)點后求精確化而已。然而就在大家慶祝物理學(xué)的理論大廈完成的時候，一系列問題擺在物理學(xué)家前面，令人困惑，沖擊著傳統(tǒng)物理學(xué)的基礎(chǔ)，造成了傳統(tǒng)物理學(xué)的危機：從1875年開始，韋伯發(fā)現(xiàn)固體比熱隨溫度變化問題，巴爾末發(fā)現(xiàn)氫光譜的公式，赫茲發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)，里茲則發(fā)現(xiàn)了光譜線的合并原理，瑞利的黑體輻射問題，以及勒納德光電效應(yīng)中發(fā)現(xiàn)光電子的能量與光強無關(guān)等等問題中都出現(xiàn)了理論與實踐之間一直不完全吻合的現(xiàn)象，令傳統(tǒng)物理難以回答，這引起了許多人的注意，暴露了經(jīng)典物理學(xué)的嚴重“危機”。

2、量子概念物產(chǎn)生

在經(jīng)典物理的“危機”中，黑體輻射問題占據(jù)著突出的地位。當(dāng)時許多著名的物理學(xué)家都被吸引到這個重要的研究課題中來，在眾多研究者中，普朗克的工作占有獨特的地位。他償試把麥克斯韋電磁場理論與自己在熱力學(xué)方面的研究成果結(jié)合起來，對維恩公式做了大量的修正，于1900年得到了一個在整個波段與實驗相符的輻射公式。并從理論上做了嚴格的論證，在論證的過程中提出了作用量子，即能量量子化的概念，這標(biāo)志量子論的誕生。對于認識作用量子的意義，瑞利-金斯的工作又從反面起了推動作用。愛因斯坦在 “關(guān)于光產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個啟發(fā)性觀點”一文中，提出了光量子假說，完滿地解釋了光與實物相互作用的一些現(xiàn)象，使作用量子的概念擴大了應(yīng)用范圍。后來，愛因斯坦用量子的概念來解釋固體比熱取得了成功，這樣更顯出了量子概念的威力。在第一屆索爾末國際物理會議上還專門討論了量子理論問題，從此量子的概念得到了普遍的承認。

3、從波爾理論到量子力學(xué)

在普朗克、愛因斯坦的光量子以及實物粒子能量不連續(xù)的概念提出時，正逢盧瑟福的原子模型提出，從經(jīng)典物理學(xué)處理盧瑟福的原子模型，既不能給出原子的一個特征長度，也無法解釋原子的穩(wěn)定性，在此發(fā)生尖銳矛盾的時刻，波爾把普朗克、愛因斯坦的概念創(chuàng)造性的運用，提出了原子量子論這個預(yù)言。后來，埃文斯做實驗證明了波爾的看法是完全正確的。雖然波爾的理論取得了很大成功，首次打開了人們認識原子結(jié)構(gòu)的大門，但也存在問題和局限性，后來科學(xué)家們在克服這些困難和局限性的過程中，量子理論有了進一步發(fā)展，波爾的量子論逐漸發(fā)展為量子力學(xué)。粗略地說，量子力學(xué)是在二十世紀(jì)的頭三十年中發(fā)展起來的，相繼出現(xiàn)了四種等價形式，其中，建立在可信賴的數(shù)學(xué)分析方法基礎(chǔ)上的薛定鍔方程，為解決量子力學(xué)問題開辟了一條平坦的大道，這標(biāo)志著量子力學(xué)的誕生。

三、量子力學(xué)對科學(xué)技術(shù)的影響

量子力學(xué)的發(fā)現(xiàn)在物理學(xué)史上是一件劃時代的大事，“它把牛頓發(fā)明微積分以來，我們在假設(shè)一切因果關(guān)系都是連續(xù)的這個基礎(chǔ)上所建立起來的物理學(xué)思想方法，加以徹底改造?！辈⒂纱碎_創(chuàng)了物理學(xué)的新時代。量子力學(xué)的建立，不是對經(jīng)典物理的全部否定，而是限制了它的適應(yīng)范圍。因為，量子代表了人類認識微觀世界的核心觀念，它不僅是微觀實物粒子存在的基本形式，而且描述了波與場所具有的粒子特征。以量子力學(xué)為中心的現(xiàn)代量子理論，完整地描述了微觀世界的量子行為，一旦進入微觀世界必須計及量子效應(yīng)。而量子力學(xué)則是描述微觀現(xiàn)象的有利工具，是人們研究物質(zhì)微觀現(xiàn)象的必然結(jié)果，它更接近認識事物的本質(zhì)。這就促進了哲學(xué)思維方式趨于一體化觀念的形成，給哲學(xué)理論的建立和發(fā)展提供了物理學(xué)的思想基礎(chǔ)，為科學(xué)技術(shù)提供了新的原理和方法。

量子力學(xué)的建立，為有關(guān)學(xué)科提供了理論的基礎(chǔ)，并促進了其發(fā)展，深刻地影響了當(dāng)代人類社會的生產(chǎn)力。例如，利用量子力學(xué)解決元素的物理性質(zhì)的周期性、化學(xué)鍵的本質(zhì)、分子之間電子運動的規(guī)律等各種化學(xué)課題，使化學(xué)的面貌發(fā)生了根本的變革，化學(xué)已經(jīng)從一門經(jīng)驗科學(xué)逐漸向系統(tǒng)的理論科學(xué)過渡，產(chǎn)生了有著廣闊的發(fā)展前途的量子化學(xué)。又如，利用微觀粒子作為信息載體，在量子力學(xué)的基礎(chǔ)上研究信息行為，將量子理論與信息科學(xué)結(jié)合起來，直接導(dǎo)致信息科學(xué)觀念和模式的重大變革，促成了量子信息科學(xué)的誕生，使信息系統(tǒng)的可靠性、有效性、保密性和認證性得到了提高。另外，量子力學(xué)還滲透到天文、地理、能源、通信、醫(yī)療、制造等多種學(xué)科，并得到了一定的發(fā)展。

量子力學(xué)的理論雖未完全成熟，尚有待今后的研究，但量子力學(xué)在科學(xué)技術(shù)上的廣泛應(yīng)用，從根本上改變了整個世界的文明。

（李景為單位：白城職業(yè)技術(shù)學(xué)院；劉立波單位：白城熱電廠）