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什麼是量子學

物理學中的一箇重要理論

量子力學(Quantum Mechanics)是物理學中的一箇重要理論,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、凝聚態物質以及原子核和基本粒子的結構與性質。量子力學與相對論共同構成了現代物理學的理論基礎。此外,量子力學不僅是現代物理學的基礎理論之一,還在化學等其他學科和許多現代技術中得到廣泛應用。

19世紀末,科學家們發現傳統的經典理論無法解釋微觀系統的現象,因此在20世紀初,物理學家們共同努力創立了量子力學,這一理論的發展徹底改變了人類對物質結構及其相互作用的理解。除了廣義相對論描述的引力之外,迄今爲止所有基本相互作用都可以在量子力學的框架內描述,這通常指的是量子場論。

在量子力學中,當一箇微觀粒子處於某一狀態時,它的力學量(如座標、動量、角動量、能量等)通常不具有確定的數值,而是具有一系列可能的值,每個可能的值以一定的概率出現。這種概率與粒子所處的狀態有關,當粒子狀態確定時,力學量具有某一可能值的概率也就完全確定。這就是海森伯的測不準關係和玻爾的並協原理所闡釋的內容。

量子力學與狹義相對論的結合產生了相對論量子力學,而量子電動力學則是通過狄拉克、海森伯和泡利等人的工作發展起來的。20世紀30年代以後,形成了描述各種粒子場的量子化理論——量子場論,它構成了描述基本粒子現象的理論基礎。

量子(Quantum)通常被理解爲物理量的最小單位。