現(xiàn)代量子論和舊量子論的比較

王學(xué)榮

摘 ?要：現(xiàn)代量子論和舊量子論是當(dāng)今物理學(xué)的兩大理論的基礎(chǔ)，誕生于19世紀(jì)20年代，如果說舊量子論從根本上改變了人們的時空觀念，那么現(xiàn)代量子論的誕生也同樣標(biāo)志著人類對物質(zhì)運動的認(rèn)識從宏觀到微觀的逐漸深入，現(xiàn)代量子論的創(chuàng)立經(jīng)歷了從舊量子論演變到現(xiàn)在將近30年的發(fā)展歷程，所以在此之前的稱為舊量子論，之后的稱為現(xiàn)代量子論，該文主要從它們的含義和歷史兩大點進(jìn)行比較分析。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代量子論 ?舊量子論 ?比較

中圖分類號：G71 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）03（b）-0249-02

對于當(dāng)代的物理學(xué)來說量子理論是其中一個重要的研究內(nèi)容，量子論對于現(xiàn)在的自然科學(xué)來說是一個非常重要全新解釋階段。對于微觀世界的研究可以說量子論是占據(jù)著一定的研究優(yōu)勢的，它對于一些如核物理學(xué)、原子物理學(xué)、粒子物理學(xué)等奠定了一定的研究基礎(chǔ)。量子理論能夠在多方面的、全新的角度為現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展提供一些發(fā)展規(guī)律，能夠讓人們在接下來對于物理學(xué)的探究有更多新的發(fā)現(xiàn)。

1 ?當(dāng)代量子論和舊量子論的含義區(qū)別

對于現(xiàn)在的物理量子理論來說其研究的方向是微觀的物質(zhì)世界，可以說，在國際物理研究世界中與著名的相對論是在同一高度的，在現(xiàn)在的研究的物理世界中有許多都是以量子論的發(fā)展為基礎(chǔ)的，如現(xiàn)在的粒子學(xué)、原子學(xué)、固體物理研究等。

在以前的對于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究中不夠嚴(yán)謹(jǐn)和規(guī)范，隨著當(dāng)代的量子理論的發(fā)展，人們對于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探究逐漸的深入，人們對于其認(rèn)識也發(fā)生了一定的變化。有一些曾經(jīng)的物理學(xué)不能夠解釋的問題現(xiàn)在通過量子理論得到進(jìn)一步的解釋，并且得到一定的計算把要計算的一些數(shù)據(jù)精確的計算出來?？梢哉f隨著當(dāng)代量子論的發(fā)展在現(xiàn)在的物理框架中一些作用都可以利用當(dāng)代的量子場論來解釋。

相對來說，舊量子理論就是出現(xiàn)的時間比較早的一些關(guān)于量子論的研究的結(jié)果，大約出現(xiàn)在20世紀(jì)20年代。這些理論是一些比較零散的理論，這樣舊的量子論對于當(dāng)時的經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展有一定的幫助。舊的量子理論在物理界中發(fā)展其中最為突出的研究內(nèi)容可以說是玻爾模型。在1814年的時候，一些物理學(xué)家在研究中發(fā)現(xiàn)了太陽光的譜線，但是在發(fā)現(xiàn)了以后物理學(xué)家對于其解釋的研究內(nèi)容是比較的少的。但是在玻爾模型的幫助下，一些物理學(xué)家算出了準(zhǔn)確的氫原子的相關(guān)信息。這在一定程度上讓一些物理研究著找到了研究的新的動力，并且其在研究過程中在不斷地進(jìn)軍當(dāng)代量子理論的研究，為以后的量子理論的發(fā)展提供一定的探索基礎(chǔ)。

2 ?現(xiàn)代的量子論和舊量子論發(fā)展史的比較

從發(fā)展歷程上來說當(dāng)代量子論的發(fā)展是以原來的舊的量子理論為發(fā)展的基礎(chǔ)。在舊的量子理論中包含著一些著名科學(xué)家理論，如普朗克的量子假說等。

普朗克在1900年的物理研究中，通過一些研究的內(nèi)容和現(xiàn)象提出了輻射量子假說理論，其中主要研究的內(nèi)容是關(guān)于磁場和物質(zhì)交換之間的形式，發(fā)現(xiàn)其中是以能量子為載體進(jìn)行轉(zhuǎn)化的，并且在研究中表明能量子與輻射評論存在著一定的比例關(guān)系，在對于其深入研究中發(fā)現(xiàn)其成正比。這樣的物理現(xiàn)象成功地解釋了黑體輻射現(xiàn)象。

愛因斯坦在1905年對于物理方面的研究引入了新的概念——光量子，并且在研究中給出了光量子的研究能量的范圍，能夠解釋曾經(jīng)解釋不了的光電效應(yīng)，解決了在低溫情況下固體的比熱的問題。

玻爾在1913年在對于物理的研究中根據(jù)原有的一些物理原子模型提出了原子方面的量子理論的內(nèi)容。在該理論中對于原子的運動的軌跡有一個比較明確的規(guī)定，就是量子在運動的時候只能夠在分立的軌道上運動，并且在運動的時候能量有一個很好的把握。對于原子來說，有一種特定的狀態(tài)就是“定態(tài)”，對于原子的能量來說只有從一個定態(tài)想另一個定態(tài)發(fā)展才能夠進(jìn)行能量的吸收與放出，這樣的理論在解釋一些問題的時候自身還是存在一定的困難的。在對于物理學(xué)的深入地研究發(fā)現(xiàn)光具有波動和微粒的二象性，能夠解釋原來不能夠解釋的物理現(xiàn)象和問題。并且在以后的研究中的發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)波這一概念。

德布羅意的物質(zhì)波方程：ηω，，其中η，可以由得到。

對于微觀世界的粒子來說，因為其本身具有一定的波粒二象性，所以這些微觀的粒子在運動的時候運動的規(guī)律與現(xiàn)在的宏觀的物體是有一定的區(qū)別的，也就是現(xiàn)在的經(jīng)典力學(xué)不能夠描述微觀世界中粒子的運動規(guī)律。所以對于微觀的粒子來說應(yīng)該用量子理論來解釋其運動的規(guī)律。

對于當(dāng)代量子論和經(jīng)典力學(xué)相比較其在變化規(guī)律上有著比較大的區(qū)別，其在描述上差別特別大。對于當(dāng)代的量子力學(xué)來說，在其中用波函數(shù)來描述粒子所處的狀態(tài)。這樣的描述的方式是在1926年被科學(xué)家薛定諤發(fā)現(xiàn)并且提出，在以后的發(fā)展中對于其稱為薛定諤方程。

對于微觀的粒子來說其在一定的程度上是處在某一種狀態(tài)下的，其中的數(shù)值數(shù)不確定的，具有比較大的可能性，其數(shù)值的出現(xiàn)是有著一定幾率的。但是，在研究中發(fā)現(xiàn)，如果粒子所處的狀態(tài)確定，那么數(shù)值就一樣了。在這樣的物理的發(fā)展情況下，物理學(xué)家玻爾在研究的時候提出了并協(xié)原理，這樣對于現(xiàn)代量子來說是進(jìn)一步比較完整的闡釋。

對于相對論現(xiàn)代量子論來說其產(chǎn)生的結(jié)果是在原有的狹義相對論和現(xiàn)代發(fā)展的量子論相結(jié)合的產(chǎn)物，在科學(xué)家狄拉克、海森伯和泡利（pauli）的研究下又出現(xiàn)了量子電動力學(xué)，在以后的量子階段的發(fā)展中又出現(xiàn)了量子場理論，這是量子理論發(fā)展的又一基礎(chǔ)。

當(dāng)代的量子理論的發(fā)展與舊的量子理論的發(fā)展是離不開的，可以說舊的量子理論是當(dāng)代量子理論的基礎(chǔ)。對于舊的量子理論來說，因為其在進(jìn)行一些物理現(xiàn)象解釋的時候不能讓人們滿意，科學(xué)家在對于有物理的量子研究中逐漸地向著新的發(fā)展方向發(fā)展，逐漸地在建立新的研究方向。物理學(xué)家海森堡在1925年的時候在研究軌道概念的時候，從可觀察的方向出發(fā)，與玻恩、約爾丹兩位物理學(xué)家建立了矩陣力學(xué)。狄拉克和約爾丹各自獨立地發(fā)展了一種普遍的變換理論，給出現(xiàn)代量子論簡潔、完善的數(shù)學(xué)表達(dá)形式。海森堡還提出了測不準(zhǔn)原理，原理的公式表達(dá)如下：

著名物理學(xué)家馬克斯·普朗克在對于光波的研究中又再次讓舊量子論回到大家的視野中。在這之后，愛因斯坦有對于其進(jìn)行了深入的研究固體比熱。這又對于原來的舊的量子理論重新發(fā)展和研究。

在20世紀(jì)初和20年代物理學(xué)的發(fā)展中，一直都在沿用舊的量子理論來解釋一些物理方面的現(xiàn)象或者問題，但是在解釋的時候效果并不是很好，有很多的時候解釋不清或者解釋錯誤。在這樣的發(fā)展過程中，又有一個新的發(fā)現(xiàn)電子自旋，但是在這樣的發(fā)展階段對于半整數(shù)量子又產(chǎn)生了新的疑惑。愛因斯坦在這一發(fā)展趨勢下提出了零點能量論;阿諾·索末菲半結(jié)果研究提出了量子化的相對論性氫原子，并且薩特延德拉·玻色和愛因斯坦正確地找到了光子的量子統(tǒng)計。

物理學(xué)家克拉莫在1924年的實驗中發(fā)現(xiàn)了量子色散理論，并且將這種理論發(fā)表出來了。在這樣的理論支持下讓其量子態(tài)有一個轉(zhuǎn)變，也就是能夠計算出轉(zhuǎn)變的概率。在以后的研究中都加入了這樣的一條，讓這種理論成果在以后半個世界的發(fā)展中都得到顯現(xiàn)。并且隨著研究的深入，創(chuàng)建了一種新的力學(xué)——矩陣力學(xué)。

物理科學(xué)家德布羅意在1924年的研究中發(fā)現(xiàn)了波動的理論。過了2年以后，量子波動的方程被科學(xué)家薛定諤在物理的研究中發(fā)現(xiàn)，其是對于原有量子理論成果的復(fù)制，其中證明了波動力學(xué)的與原來的研究是等價的。在這樣的研究情況下，標(biāo)志著舊的量子論的時代結(jié)束了。

3 ?結(jié)語

綜上所述，不管是量子論的含義、發(fā)展史的不同相同的比較，它們都是科學(xué)家的心血，值得我們?nèi)パ芯颗c學(xué)習(xí)，現(xiàn)代的量子論是舊量子論的延伸，通過該文這兩點的比較希望能夠?qū)虒W(xué)上、研究上提供一些理論上的幫助，發(fā)現(xiàn)不同之處，才能夠不斷地創(chuàng)新。

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