量子力学研究发展现状论文

曾经有一位著名的科学家在1893年宣告，他相信曾经能够做出伟大发现的时代已经离我们而去了，因为几乎一切都已被发现，将来的科学家除了更加精确地重复19世纪做过的实验，使原子量在小数位上有所添加以外，不可能有更多的作为。

但事实证明这位科学家错了。因为，即使拥有19世纪所取得的全部知识，也无法说明X射线和铀的放射性这两种现象。这是新生事物，它好像完全不合乎自然规律，背离了人类关于原子的认识。X射线和放射性像两个雪球，一旦滚动起来，必将如同雪崩一样引出一系列科学发现。

古人对物质元素的认识，是人类探究微观世界的起源。远古时代的人类在长期的生活实践中，发明了制陶，掌握了炼铜、炼铁等技艺，他们看到了物质可以重新组合并发生质的变化，于是就开始思考有关物质的构成与变化的原因。比如在我们这个神奇的大自然中，冬天水结成冰，夏天冰又化成水，而且在地热泉中，水又蒸发为气体。人们还看见万物在大地上生长，又消失在大地之中，对于天地万物和人类的本源，人们一直怀有强烈的好奇心，试图从本质上理解和认识事物本身。最原始的元素学说就这样萌生了，开始了人类最初的对微观世界的认识。

经过人类不断努力地探索研究，今天我们知道物质世界是由一些很小的粒子——原子组成的，各种原子按照本身的规律相互连接，形成了分子，各种各样的分子聚集在一起就是我们丰富多彩的世界。可是，原子是怎样相互连接的呢?这就不能不提及到原子内部的结构。原子是由一个位于中心的原子核和核外的电子组成的，原子核带正电，而电子带的是负电，这样整个原子对外就不显电性。电子在原子中并不是静止的，而是绕着原子核做高速的运动，电子的高速运动在原子的周围形成像云一样的外衣，也叫电子云。不同的原子内电子的数目不同，电子运动的模式也不同。举一个例子来说，就像一个班的同学，大家都穿上形状各异的外壳，由于外壳的形状不同，使得有些人靠在一起会比较舒服，而有些人很难靠到一起。当然实际情况还要复杂得多，上面只是一个简单化的比喻。我们如果真的想理解原子等一些基本粒子的行为，就必须引入量子力学。

1900年，德国物理学家普朗克发表了一篇论文，导致了量子理论的出现。普朝克提出“量子论”，吹响了20世纪物理学革命的进军号。在同一年，孟德尔遗传学说被确认，成为生物科学上划时代的一年。在同一年，德兰斯特纳发现了血型，拯救了无数人的生命。到2000年，人类在量子论、相对论、基因论、信息论等方面都取得了以前难以想象的飞跃发展。人类一直在研究我们生活的地球和宇宙。现在，人类的观察范围不仅已达150多亿光年之遥，而且可以深入到原子核中去观察“夸克”等基本粒子的特征。

量子力学是20世纪人类在物理学领域的最伟大最重要的发明之一。量子力学和狭义相对论被认为是近代物理学的两大基础理论。量子力学主要研究微观粒子运动规律。20世纪初大量实验事实和量子论的发展，表明微观粒子同时具有粒子性和波动性，它们的运动不能用通常的宏观物体运动规律来描述。量子力学的建立大大促进了原子物理学、固体物理学和原子核物理学等学科的发展，并标志着人们对客观规律的认识从宏观世界已经开始向微观世界深入发展。

量子力学的奠基人玻尔曾经说过：“谁如果在量子面前不感到震惊，他就不懂得现代物理学；同样如果谁不为此理论感到困惑，他也不可能是一个好的物理学家。”的确，量子力学确实很难理解，原因之一就是在微观世界里的很多事情，同我们所能看到的宏观世界存在很大的差别，有些可能是我们难以想象的。就像隧道效应令人绞尽脑汁的例子一样。如下图所示，在经典力学控制下，狮子不可能越过障碍吃到你，可是在量子力学控制下，狮子却可以直接穿过那个堡垒，好像挖了一个隧道跑出来一样，看起来有些像“崂山道士”里面的穿墙术吧!在这里只是做了个比方，现实生活中你无需担心狮子会从笼子里直接钻出来。因为我们的宏观世界是不会发生这样的事情的。可是在微观世界里，电子等微观粒子却经常能够“穿墙而过”。