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什麼是量子物理

量子力學

量子物理,或稱量子力學(Quantum Mechanics),是物理學中的一箇重要分支,專門研究物質世界微觀粒子的運動規律。它主要探討原子、分子、凝聚態物質、原子核和基本粒子的結構與性質。量子物理與相對論共同構成了現代物理學的理論基礎。量子物理包括兩個主要部分:

量子力學:這是原子層次的物理理論,用於解釋微觀世界的物質運動規律。

量子場論:研究場的基本規律,揭示了與物質本質相關的深刻問題。

量子物理的基本內容包括早期量子論(舊量子論)、非相對論量子力學、相對論量子力學和量子場論等。其中,量子場論進一步研究物理場(如電磁場、引力場等)的量子化。量子物理的基本原理,如薛定諤方程和不確定性原理,與經典物理學定律(如牛頓力學和宏觀電磁場理論)有顯著不同。在微觀世界中,物質的性質和運動規律通常不服從這些經典定律,而是服從量子力學的規律。

量子概念最初由普朗克在1900年提出,經過玻爾、德布羅意、玻恩、海森堡、薛定諤、狄拉克、愛因斯坦等物理學家的創新努力,到20世紀30年代,形成了一套完整的量子力學理論。量子世界的特點是許多物理量(如座標、動量、能量、角動量、自旋)不能取連續變化的值,而是以不連續的量子形式存在。這些特徵使得量子物理成爲研究微觀世界的理論,並且廣泛應用於化學等多箇學科以及現代技術中。