現代量子論和舊量子論的比較

王學榮

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

關鍵詞：現代量子論 ?舊量子論 ?比較

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

對于當代的物理學來說量子理論是其中一個重要的研究內容，量子論對于現在的自然科學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著一定的研究優勢的，它對于一些如核物理學、原子物理學、粒子物理學等奠定了一定的研究基礎。量子理論能夠在多方面的、全新的角度為現代物理學的發展提供一些發展規律，能夠讓人們在接下來對于物理學的探究有更多新的發現。

1 ?當代量子論和舊量子論的含義區別

對于現在的物理量子理論來說其研究的方向是微觀的物質世界，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，在現在的研究的物理世界中有許多都是以量子論的發展為基礎的，如現在的粒子學、原子學、固體物理研究等。

在以前的對于物質結構的研究中不夠嚴謹和規范，隨著當代的量子理論的發展，人們對于物質結構的探究逐漸的深入，人們對于其認識也發生了一定的變化。有一些曾經的物理學不能夠解釋的問題現在通過量子理論得到進一步的解釋，并且得到一定的計算把要計算的一些數據精確的計算出來。可以說隨著當代量子論的發展在現在的物理框架中一些作用都可以利用當代的量子場論來解釋。

相對來說，舊量子理論就是出現的時間比較早的一些關于量子論的研究的結果，大約出現在20世紀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時的經典力學的發展有一定的幫助。舊的量子理論在物理界中發展其中最為突出的研究內容可以說是玻爾模型。在1814年的時候，一些物理學家在研究中發現了太陽光的譜線，但是在發現了以后物理學家對于其解釋的研究內容是比較的少的。但是在玻爾模型的幫助下，一些物理學家算出了準確的氫原子的相關信息。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軍當代量子理論的研究，為以后的量子理論的發展提供一定的探索基礎。

2 ?現代的量子論和舊量子論發展史的比較

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

普朗克在1900年的物理研究中，通過一些研究的內容和現象提出了輻射量子假說理論，其中主要研究的內容是關于磁場和物質交換之間的形式，發現其中是以能量子為載體進行轉化的，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系，在對于其深入研究中發現其成正比。這樣的物理現象成功地解釋了黑體輻射現象。

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，能夠解釋曾經解釋不了的光電效應，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，有一種特定的狀態就是“定態”，對于原子的能量來說只有從一個定態想另一個定態發展才能夠進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。在對于物理學的深入地研究發現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象和問題。并且在以后的研究中的發現了物質波這一概念。

德布羅意的物質波方程：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律與現在的宏觀的物體是有一定的區別的，也就是現在的經典力學不能夠描述微觀世界中粒子的運動規律。所以對于微觀的粒子來說應該用量子理論來解釋其運動的規律。

對于當代量子論和經典力學相比較其在變化規律上有著比較大的區別，其在描述上差別特別大。對于當代的量子力學來說，在其中用波函數來描述粒子所處的狀態。這樣的描述的方式是在1926年被科學家薛定諤發現并且提出，在以后的發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下的，其中的數值數不確定的，具有比較大的可能性，其數值的出現是有著一定幾率的。但是，在研究中發現，如果粒子所處的狀態確定，那么數值就一樣了。在這樣的物理的發展情況下，物理學家玻爾在研究的時候提出了并協原理，這樣對于現代量子來說是進一步比較完整的闡釋。

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

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

著名物理學家馬克斯·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展和研究。

在20世紀初和20年代物理學的發展中，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。在這樣的發展過程中，又有一個新的發現電子自旋，但是在這樣的發展階段對于半整數量子又產生了新的疑惑。愛因斯坦在這一發展趨勢下提出了零點能量論;阿諾·索末菲半結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計。

物理學家克拉莫在1924年的實驗中發現了量子色散理論，并且將這種理論發表出來了。在這樣的理論支持下讓其量子態有一個轉變，也就是能夠計算出轉變的概率。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展中都得到顯現。并且隨著研究的深入，創建了一種新的力學——矩陣力學。

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

3 ?結語

綜上所述，不管是量子論的含義、發展史的不同相同的比較，它們都是科學家的心血，值得我們去研究與學習，現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對教學上、研究上提供一些理論上的幫助，發現不同之處，才能夠不斷地創新。

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