1、緒論量子物理學(xué)百年回顧第1頁(yè)第1頁(yè)一 19 世紀(jì)后期典型物理學(xué)輝煌 模型:（1665-1685） 引力作用和三大定律 描述宏觀物體運(yùn)動(dòng)和作用: 地球上 物體運(yùn)動(dòng) 力 動(dòng)量能量 互換等 天體運(yùn)動(dòng) 預(yù)言和發(fā)覺(jué)海王星 天-地 統(tǒng)一起來(lái) 第 1 次物理理論大統(tǒng)一試驗(yàn)表明：牛頓力學(xué)工作得較好 1 牛頓(1642-1727) 力學(xué) 2發(fā)展 第2頁(yè)第2頁(yè)2 電磁學(xué)統(tǒng)一 Maxwell 1864 電磁學(xué)方程組 較好地解釋了電磁現(xiàn)象 預(yù)言存在電磁波 赫茲1888年發(fā)覺(jué)了電磁波 證實(shí)了麥克斯韋預(yù)言第2次物理理論統(tǒng)一：電磁光 3 熱學(xué)形成系統(tǒng)理論框架 解釋了許多熱學(xué)現(xiàn)象第3頁(yè)第3頁(yè)4 物質(zhì)結(jié)構(gòu) 原子分子論建立 道爾

2、頓 原子學(xué)說(shuō) 1808 必定原子存在 阿佛加德羅 分子假說(shuō) 1811 門(mén)捷列夫 元素周期律 1872 對(duì)化學(xué)一次綜合 光譜分析準(zhǔn)確地指明化學(xué)元素名稱(chēng)第4頁(yè)第4頁(yè) 5 19世紀(jì)末物理學(xué)輝煌篇章：牛頓力學(xué)和電磁學(xué)都已得到完滿闡明，熱學(xué)現(xiàn)象已有熱力學(xué)定律予以闡明，物質(zhì)結(jié)構(gòu)確認(rèn)了“基本磚塊”-原子；物理學(xué)上兩次大綜合和統(tǒng)一，使古典物理學(xué)顯示出形式上完整。陶醉 ：把物理學(xué)譽(yù)為“一座莊嚴(yán)雄偉建筑體系和感人心弦美麗廟宇”,科學(xué)大廈即將竣工，剩余只是將已經(jīng)建立起來(lái)原理用于解釋自然界種種現(xiàn)象，測(cè)準(zhǔn)一些常數(shù)（小數(shù)點(diǎn)后第6位）或把一些定律進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。 第5頁(yè)第5頁(yè)6 問(wèn)題與局限19世紀(jì)古典物理學(xué)發(fā)展到了頂峰，但是

3、1）晴空中仍有 “兩朵烏云”：紫外劫難 以太飄移 2）世紀(jì)末新發(fā)覺(jué)使古典物理學(xué)出現(xiàn)了“危機(jī)”3）事實(shí)上人類(lèi)對(duì)自然界結(jié)識(shí)僅限于宏觀和低速， 對(duì)于微觀和高速、原子內(nèi)部和宇觀 不知或知之甚少！烏云和危機(jī)造成了物理學(xué)創(chuàng)新，產(chǎn)生了新理論！ 第6頁(yè)第6頁(yè)二 觀測(cè)尺度和結(jié)識(shí)宇觀 (107 m)宏觀 ( m )介觀 ( 10-9 m )微觀(10-9 1026-1027 m 10-15 m觀測(cè)工具第7頁(yè)第7頁(yè)三 20世紀(jì)物理學(xué)兩個(gè)劃時(shí)代里程碑狹義相對(duì)論-改變了牛頓力學(xué)絕對(duì)時(shí)空觀,指明牛頓力學(xué)只適合用于VC量子力學(xué) 物體運(yùn)動(dòng)形式和規(guī)律主線變革適合用于微觀世界和一定條件下一些宏觀運(yùn)動(dòng)（極低溫下超導(dǎo)、超流、Bose

4、-Einstein凝聚等）量子力學(xué)是歷史上最成功、并且為試驗(yàn)準(zhǔn)確檢查了一個(gè)理論。第8頁(yè)第8頁(yè)四 量子力學(xué)史1、1925年 Wolfgang Pauli提出了不相容原理，為周期表奠定了理論基礎(chǔ)第9頁(yè)第9頁(yè)2、1925年 Werner Heisenberg, Max Born, and Pascual Jordan 提出了量子力學(xué)第一個(gè)版本，矩陣力學(xué)。人們終于放棄了通過(guò)系統(tǒng)整理可觀測(cè)譜線來(lái)解釋原子中電子運(yùn)動(dòng)這一歷史目的。第10頁(yè)第10頁(yè)3、1926年 Erwin Schrdinger 提出了量子力學(xué)第二種形式，波動(dòng)力學(xué)。其實(shí)質(zhì)和矩陣力學(xué)是等價(jià)。 第11頁(yè)第11頁(yè)4、1926年 Enrico Fer

5、mi and Paul A. M. Dirac 提出了新統(tǒng)計(jì)規(guī)律， Fermi Dirac統(tǒng)計(jì)。第12頁(yè)第12頁(yè)5、1927年Heisenberg闡明測(cè)不準(zhǔn)原理。6、1928年P(guān)aul A.M. Dirac提出了相對(duì)論性波動(dòng)方程用來(lái)描述電子，解釋了電子自旋并預(yù)測(cè)了反物質(zhì)。7、 Dirac提出電磁場(chǎng)量子描述，建立了量子場(chǎng)論基礎(chǔ)。8、Bohr提出互補(bǔ)原理（一個(gè)哲學(xué)原理），試圖解釋量子理論中一些明顯矛盾，尤其是波粒二象性。第13頁(yè)第13頁(yè)量子論和量子力學(xué)對(duì)社會(huì)、哲學(xué)、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大影響沒(méi)有量子論就不也許有半導(dǎo)體、集成電路、激光和信息科學(xué)。（周光召） 量子論和相對(duì)論誕生堪稱(chēng)本世紀(jì)最偉大科學(xué)革命。（路甬祥）第14頁(yè)第14頁(yè)展望未來(lái) 一個(gè)世紀(jì)前，我們所理解物質(zhì)世界是經(jīng)驗(yàn)性；20世紀(jì)，量子力學(xué)給我們提供了一個(gè)物質(zhì)和場(chǎng)理論，它改變了我們生活。 展望21世紀(jì)，量子力學(xué)將繼續(xù)為所有科學(xué)提供基本觀念和主要工具。我們作這樣自信預(yù)測(cè)是由于量子力學(xué)為我們周?chē)澜缣峁┝藴?zhǔn)確完整理論；然而，今日物理學(xué)與19物理學(xué)有很大共同點(diǎn)：它依舊保留了基本經(jīng)驗(yàn)性，我們不能預(yù)測(cè)構(gòu)成物質(zhì)基本要素屬性，仍然需要測(cè)量它們。無(wú)論結(jié)果如何，從科學(xué)拂曉時(shí)期就開(kāi)始對(duì)自然終極理解之夢(mèng)將繼續(xù)成為新知識(shí)推動(dòng)力。從現(xiàn)在開(kāi)始，不斷地追求這個(gè)夢(mèng)，其結(jié)果將使