量子物理是一系列現(xiàn)代物理理論的綜合的學(xué)科，有100多年的歷史,。量子這個詞解釋了經(jīng)典物理和量子力學(xué)的不同之處：在量子理論中,，能級和其他現(xiàn)在仍在研究中的各種粒子它們都沒有連續(xù)可能性的值,。相反，量子的數(shù)值從一個彼此分散的能級直接跳到另一個,。（經(jīng)典物理里）舉例來說,，如果你以10英里的時速開車，你不可能連續(xù)跳到20英里的時速,。你可以以中間的時速行駛,，譬如11，11.0001英里,。原子層面的粒子可就不是這樣的了,。物理學(xué)家花費了很長的時間來試圖回答為什么會是這樣。

在19世紀(jì)時期,，科學(xué)家不斷地發(fā)現(xiàn)一些在經(jīng)典物理中不能解釋的結(jié)果,。法拉第，基爾霍夫,，玻爾茲曼和赫茲發(fā)現(xiàn)在化學(xué)和輻射的領(lǐng)域都顯示能態(tài)是分散,，非連續(xù)的。20世紀(jì),，普朗克創(chuàng)建了他著名的公式,，顯示出輻射頻率與其能量成正比，這鞏固了輻射以波的形式出現(xiàn)的觀點,。

普朗克公式

阿爾伯特 愛因斯坦

愛因斯坦和他最著名的質(zhì)能方程E=mc2

阿爾伯特 愛因斯坦以解釋大尺度宇宙層面的相對論而聞名,。但實際上愛因斯坦在1905年并不是以相對論獲得的諾貝爾獎，而是以量子理論解釋了光電效應(yīng)而獲獎的,。光電效應(yīng)是光與電之間一系列相互作用的關(guān)系使得太陽能面板工作和LED燈發(fā)光,。

薛定諤的波動方程

埃爾文薛定諤

薛定諤波動方程

時至今日，埃爾文薛定諤提出的波動方程可能是量子物理里最重要的一個方程,。這個方程描述了量子系統(tǒng)里的“概率幅”,。（概率幅，在量子力學(xué)里又稱為量子幅,，是一個描述粒子的量子行為的復(fù)函數(shù)）,。波函數(shù)存在多種解釋，以至于今天仍舊有人爭論它到底是啥,。一個一個的粒子是如何在表現(xiàn)出自身是一種波的同時,，又同樣是個粒子？一些物理學(xué)家甚至相信波函數(shù)對于了多重宇宙的存在,。也是眾多科幻迷們的對多世界假設(shè)的福音吧,。

光即是粒子也是波，即波粒二象性

光即是粒子也是波，即波粒二象性

海森堡不確定性原理

海森堡不確定性原理

量子物理的另一個基石就是這一體系中存在著基本的不確定性,。當(dāng)你嘗試越精確地測量一個量子系統(tǒng),，你就會越干擾它，從而改變了你想要測量的值,。起初我們以為這意味著我們需要更加精確細致的方法來測量這些值,。但我們傾向于這確實是現(xiàn)實本質(zhì)上的一系列結(jié)果所導(dǎo)致，而不僅僅是我們自身科學(xué)的不成熟,。1927年維納海森堡首先發(fā)現(xiàn)不確定性原理，當(dāng)時引起了廣泛地爭議,，愛因斯坦不喜歡這個原理,，但他找不出證據(jù)來反駁。

量子理論未來的發(fā)展

量子理論將會繼續(xù)發(fā)展量子力學(xué)基本規(guī)則之外的理論,。量子色動力學(xué)(Quantum Chromodynamics,，簡稱QCD)研究的是組成所有可見物質(zhì)的基本的夸克和膠子。弱電統(tǒng)一理論(Electroweak Theory,，簡稱EWT)研究的是包括弱核力,、對稱性破缺和放射性衰變等方面,。量子場論(Quantum Field Theory,，簡稱QFT)結(jié)合了幾乎所有已知的物理學(xué)理論與量子力學(xué),，包括狹義相對論和經(jīng)典力學(xué),，但是沒有人能夠解決怎樣才能把引力和廣義相對論統(tǒng)一進量子場論,。至今“量子引力”仍舊是一座物理學(xué)上的圣杯,。一些后來的挑戰(zhàn)的理論,，如弦理論,，變成了今天的熱門研究領(lǐng)域