要正確地理解量子力學(xué),，追溯其發(fā)展歷史是非常必要的。量子力學(xué)不同于相對(duì)論和牛頓力學(xué),，它更少有被罩上個(gè)別偉人的光環(huán),。它可說成是有史以來最出色和最富激情的一代物理學(xué)家集體努力的成果。綜觀量子力學(xué)發(fā)展史,，真可謂是群星璀璨,、光彩紛呈。因此,，讓我們先回頭看看歷史,。

說到當(dāng)時(shí)的'那一代’物理學(xué)家，最令人矚目的是他們的年齡。在這點(diǎn)上,，量子論的發(fā)展可與近年來互聯(lián)網(wǎng)公司的發(fā)展相提并論：都是一伙年輕人的天下,！看看當(dāng)年那一批爭(zhēng)奇斗艷，光彩奪目的科學(xué)明星吧,，當(dāng)他們對(duì)量子力學(xué)作出重要貢獻(xiàn)時(shí),，大多數(shù)是20-30歲的年齡。這也就是為什么在當(dāng)時(shí),，量子力學(xué)被人們稱為“男孩物理學(xué)”的原因,。

讓我們細(xì)數(shù)'男孩’們對(duì)量子力學(xué)的貢獻(xiàn)：

愛因斯坦1905年提出光量子假說，26歲,。

玻爾1913年提出原子結(jié)構(gòu)理論,，28歲。

德布羅意1923年提出德布羅意波,，31歲,。

海森堡1925年創(chuàng)立矩陣力學(xué)，1927年提出測(cè)不準(zhǔn)原理,，24-26歲,。

還有更多的年輕人：泡利25歲，狄拉克23歲,，烏侖貝克25歲,，古德施密特23歲，約爾當(dāng)23歲……

和他們比起來,，36歲的薛定諤,，43歲的波恩，42歲的普朗克,，該算是老叔叔老爺爺了,。

物理學(xué)家們將量子力學(xué)的誕生之日，定為1900年12月14日,，普朗克在柏林宣讀了他關(guān)于黑體輻射的論文的那一天,。在此之前，牛頓力學(xué)加上麥克斯韋方程建造的宏偉物理大廈雖然還巍然挺立,，但天空已經(jīng)陰云密布，一片'山雨欲來風(fēng)滿樓’的氣氛彌漫其間,。42歲的'老爺爺’普朗克戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢地伸出腦袋看看天,，身邊是潘多拉的盒子，這妖精該不該放出來呢,？也許它能驅(qū)除烏云,，恢復(fù)藍(lán)天，也許它將如同石頭縫里蹦出的孫猴子，揮動(dòng)金箍棒,，將世界擾得地覆天翻,？普朗克的直覺告訴他，結(jié)論會(huì)是后者,。但是,，妖精總是要出來的，天意不可違啊,。于是,，盒子被打開，量子力學(xué)這個(gè)怪物就此誕生了,。

之后的100多年,，盡管量子物理學(xué)一個(gè)里程碑又一個(gè)里程碑，成果斐然,，但由于它驚世駭俗,、不同凡響的本質(zhì)，孫悟空難跳出如來佛的掌心,，量子論每前進(jìn)一步似乎都舉步維艱,。

其實(shí)，整個(gè)物理學(xué)在爭(zhēng)論些什么呢,？說穿了也很簡(jiǎn)單,。那是最古老也最困惑人的問題：“光，到底是什么,？物質(zhì),，又是什么？”

用現(xiàn)代的語(yǔ)言,，說得再具體一些：“光和物質(zhì),，到底是粒子還是波？”這個(gè)粒子說波動(dòng)說糾纏不清的問題,，穿越時(shí)空幾百年,，引發(fā)了各種學(xué)說理論，伴隨著越來越精確的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,，也招來了一場(chǎng)又一場(chǎng)連綿不斷的口水戰(zhàn),。

在量子力學(xué)誕生之前，對(duì)此問題的爭(zhēng)論有過一段時(shí)期的平靜,。那就是上文所說的'牛頓力學(xué)加上麥克斯韋方程建造的宏偉物理大廈’輝煌鼎盛之時(shí),。當(dāng)時(shí)的物理學(xué)界以為一切完滿天下太平，古老的問題已經(jīng)不是問題,，答案猶如鐵板釘釘：“光是一種電磁波,，符合美妙無比的麥克斯韋方程,，其余的物質(zhì)粒子，則符合放之四海而皆準(zhǔn)的牛頓力學(xué),?！薄?/SPAN>

連躲在天國(guó)中的拉普拉斯妖也俯首下望,，而且沾沾自喜地向世界宣稱他的決定論：“一切都在控制之中,。給我宇宙現(xiàn)在的狀態(tài)，我將可以告訴你宇宙的過去和未來!”,。

然而,，科學(xué)家們對(duì)世界的探索永遠(yuǎn)不會(huì)停止，探索的結(jié)果使晴朗的天空飄起了兩片不起眼的小烏云：那是邁克爾遜－莫雷實(shí)驗(yàn)和有關(guān)黑體輻射的研究,。兩片小烏云使物理學(xué)界陷入困境,。一切想驅(qū)散烏云的努力都適得其反。烏云日積月累,，越來越大,，以至于發(fā)展到了壓頂之勢(shì)。

再后來,，第一片烏云動(dòng)搖了牛頓力學(xué),，引發(fā)了愛因斯坦的相對(duì)論革命，從第二片烏云中,，則誕生了本文所討論的量子理論,。

黑體輻射問題到底給經(jīng)典物理造成了些什么麻煩呢？物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的,，當(dāng)理論解釋不了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的時(shí)候,，麻煩就來了。所謂黑體,，是指對(duì)光不反射,、只吸收，但卻能輻射的物體,。經(jīng)典理論認(rèn)為光是一種電磁波,，然而，由經(jīng)典物理,、麥克斯韋方程推導(dǎo)而出的'維恩公式’和'瑞利－金斯公式’,，卻與黑體輻射的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不相符合，甚至導(dǎo)致'當(dāng)輻射的頻率趨于無窮大時(shí),，輻射能量發(fā)散’的所謂'紫外災(zāi)難’這種荒謬結(jié)論,。

當(dāng)年的普朗克使用了一個(gè)巧妙而新穎的思想方法：假設(shè)黑體輻射時(shí)，能量不是連續(xù)的,，而是一份一份地發(fā)射出來的話,，就可以導(dǎo)出一個(gè)新的公式，這個(gè)公式在頻率較小時(shí)自動(dòng)回到瑞利-金斯公式,，在頻率大時(shí)又自動(dòng)回到維恩公式,。因此，新公式在所有的頻率范圍,，都與實(shí)驗(yàn)符合得很好,！這就是普朗克1900年論文的主要內(nèi)容。

普朗克畢竟是一個(gè)傳統(tǒng)而保守的德國(guó)物理學(xué)家,，他只是按照科學(xué)方法辦事,，并未奢望要掀起一場(chǎng)革命，連自己都不知道自己已經(jīng)把'量子’這個(gè)妖精引進(jìn)了物理學(xué),，這個(gè)妖精的標(biāo)簽是一個(gè)著名的普適常數(shù)h,，被稱為普朗克常數(shù)。當(dāng)他用戰(zhàn)粟發(fā)抖的手,，打開了潘多拉盒子之后,，蹦出來的妖精第一棒就將他自己打暈了。因?yàn)樵诮?jīng)典物理里,，能量應(yīng)該是連續(xù)的,，而普朗克的新理論卻假設(shè)能量只能是一份一份地被發(fā)射出來，這看上去不是不可思議嗎,？普朗克認(rèn)為自己制造的這個(gè)'量子妖精’破壞了物理學(xué)的完美,，因此，他極力企圖把它給收回到潘多拉盒子中去,。普朗克曾經(jīng)花費(fèi)了15年的時(shí)光,，試圖找到一種經(jīng)典物理方法，來導(dǎo)出同樣的公式,，以解決黑體輻射問題,。但是這個(gè)試探卻沒有成功，'量子妖精’放出來之后,，便一發(fā)不可收拾,，后來更是四方揮舞金箍棒，大鬧天宮,。

普朗克不喜歡這個(gè)妖精,，也沒有提出光量子的思想，直到1905年,，26歲的愛因斯坦對(duì)光電效應(yīng)的貢獻(xiàn)才真正使人們看到了量子概念所閃現(xiàn)的光芒,。

愛因斯坦比普朗克更進(jìn)了一步，認(rèn)為不僅僅場(chǎng)的能量是一份一份輻射出來的,，而且光本身就是由不連續(xù)的光量子組成,，每一個(gè)光量子的能量E = hν,，它只與光的頻率ν有關(guān)，而與強(qiáng)度無關(guān),。這兒的h便是普朗克常數(shù),，那個(gè)被普朗克釋放到世上來的小妖精！

啊,，光不就是一種電磁波嗎,？它能精確地被麥克斯韋方程所描述，如今怎么又變成一個(gè)一個(gè)的光量子了呢,？這不就像是已經(jīng)被打倒在地的階級(jí)敵人-牛頓時(shí)代光的微粒說,，又反攻倒算打回來了么？其實(shí),，豈止反攻倒算,，而是已經(jīng)鳥槍換大炮，裝備精銳,，完全改頭換面而來,！還好，早在愛因斯坦出生的那一年,，愛因斯坦還是個(gè)7,、8個(gè)月大的嬰兒時(shí)，麥克斯韋就48歲英年早逝了,，沒有聽到這個(gè)令他傷心的消息,。麥克斯韋一生反對(duì)進(jìn)化論，想必也接受不了'量子論’這種古怪的妖精,。不過,，他對(duì)基督的虔誠(chéng)勝于科學(xué)，臨終時(shí)念念不忘的,，不是他的電磁理論,，而是他的老婆。他的臨終遺言是：“我的天父,，求你看顧我的妻子,！”

光量子的概念好像也不符合我們的日常生活經(jīng)驗(yàn)。'波光粼粼’,，多么富有詩(shī)意,，誰(shuí)能看出光是一粒一粒的呢！不過,，這點(diǎn)倒不難理解,，因?yàn)橐粋€(gè)光量子的能量實(shí)在是太小了，比如,，藍(lán)光頻率v=6.2796912×10^14(Hz),，普朗克常數(shù)h＝6.6×10^(-34),。因此，一個(gè)藍(lán)光子的能量E=hv=4×10^-19焦耳,。這個(gè)數(shù)值很小,，使我們感覺不到一份一份光量子的存在。

1913年,，28歲的波爾提出了他的量子化的原子結(jié)構(gòu)理論。當(dāng)時(shí),，盧瑟福將原子類比于太陽(yáng)系的'行星模型’,，碰到了根本性的困難：在經(jīng)典力學(xué)的框架下，這種結(jié)構(gòu)將是不穩(wěn)定的,。為此,，波爾在盧瑟福模型中引進(jìn)了普朗克常數(shù)h，又是這個(gè)小妖精,，又是使用這個(gè)公式E=hv,。波爾認(rèn)為，和行星圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)有所不同,，原子中的電子軌道,，不是連續(xù)而任意變化的，而是只能處于一個(gè)一個(gè)分立的能級(jí)中,。也就是說,，電子軌道是量子化的。

這個(gè)量子化的波爾原子理論,，在當(dāng)時(shí)取得了極大成功,，成功地解釋了原子穩(wěn)定性，原子光譜譜線等問題,，使人們?cè)僖淮误w會(huì)到這個(gè)量子妖精,，蹦跳在微觀物理世界中時(shí)產(chǎn)生的巨大力量。這時(shí)的量子力學(xué),，終于算是長(zhǎng)成了一個(gè)調(diào)皮頑劣的大男孩,，正在努力操練絕世武功，企圖伺機(jī)大展身手咧,。

但是,，波爾的原子理論的基礎(chǔ)仍然是建立在經(jīng)典物理的大地上，不是徹底革命的量子理論,。因此,，在它誕生的那一刻，就種下了'短命’的禍根,，只迎來了10年左右的輝煌,。

接著便到了1923年,，31歲的德布羅意提出德布羅意波。1925年,，24歲的海森堡創(chuàng)立矩陣力學(xué),，以及1926年，37歲的薛定諤建立薛定諤方程,。

在這接踵而至的一大批'男孩’們的努力下,，'男孩物理學(xué)’-- 量子力學(xué)，進(jìn)入了它的成熟期,。

****************************