Quantum Theory：量子理论

量子理论（quantum theory）是现代物理学的基础，它在原子和亚原子级别上解释了物质和能量的特性和行为。量子理论出现于1900年，当时物理学家Max Planck用它向德国物理学界进行解释。Planck 发现燃烧的物体随着温度的升高颜色会从红色变成橙色，最后变为蓝色。他觉得如果假设辐射是像其他物质一样已离散的形式存在，而不是以前解释的连续的电磁波的话，即是有质量的，就能够找到问题的答案。这些微粒的存在，成了量子理论最初的假设。
　　
　　Planck写了一个数学方程式，其中用一个符号来代表独立的能量单元，并称其为量子。这个方程式很好的解释了这一现象。Planck发现在某种离散的温度级别上（多个基本的最小值）从一个发光体放射的能量处于不同的光谱区域。Planck感觉量子的发现会导致一种新的理论产生。实际上，如果真存在的话就意味着对自然法则的全新的、基本的理解。Planck因此于1918年获得了诺贝尔奖金，许多科学家用三十多年的时间对这一领域的发展促成了当代量子理论的产生。
　　
　　量子理论的发展　

• 1900年，Planck假定能量是由独立的微粒组成的，或者说量子。
• 1905年，爱因斯坦把能量和辐射用同样的方式进行了系统的量子化工作。
• 1924年，Louis de Broglie 指出在能量和物质的构成和行为方面没有本质上的差别，在原子或亚原子级别上的行为像微粒或者像波。这里理论被称为波-粒二元性原理。能量和物质的基本微粒的行为，依赖于周围环境，可能像微粒也可能像波。
• 1927年，Werner Heisenberg 提出精确的、同时测量两个互补的值，像亚原子微粒的位置和能量，是不可能的。与传统物理学原理不同，对他们同时进行测量一定会出错：较精确的值被正确的测量了，易出错的值成了测成了其它值得。这一理论就是著名的不确定性原理，由此也产生了爱因斯坦的著名论断，“上帝不赌博”。

　　Copenhagen的解释和多元世界理论
　　
　　Niels Bohr提出了量子理论的Copenhagen解释，声称一个微粒无论怎样测量（例如，波或微粒）都不能被认为有特定的属性或存在，直到她被测量为止。简单来说，Bohr认为客观现实是不存在的。这可解释成重叠原理，即当我们不知道物体的状态时，只要我们不去检查，他就同时存在于所有可能的状态中。
　　
　　考虑这个理论时，我们用著名的、某种程度上有些残酷的Schrodinger的猫进行类推。首先，假设我们有一只活猫并把它置于厚的铅盒中。这个阶段，毫无疑问猫是活的。然后我们放入一瓶氢化物封住盒子。这时我们不知道猫是活的还是它打破了氢化物的盒子死掉了。因为我们不知道，毛可能活也可能死，根据量子法则，处于重叠状态下。当我们打破盒子来检查猫的状态时，重叠状态丢失，猫只能是活着或死了。
　　
　　量子理论的第二种解释是多元宇宙或多元世界理论。这种理论指出只要某一物体可能存在于一种状态下，该对象的世界就能转化为与它可能存在的状态数相等的一系列并行世界，其中每一个世界包含该物体的一个独一无二的状态。同时，存在一种机制使这些状态可以交互作用并且在一定程度上相互可达，在某种行为中所有状态可能都被影响。Stehen Hawking 和Richard Feynman 等科学家解释了多元世界理论的优势。
　　
　　量子理论（quantum theory）的影响
　　
　　虽然上个世纪很多科学家在量子理论面前停滞不前，其中包括Planck和Einstein，但这一理论的基本原理已经频繁的得到了实验结果的支持，虽然有些科学家还试图证明他们是错误的。量子理论和爱因斯坦的相对论形成了现在物理学的基础。量子物理学的原理正在被越来越广泛的应用，包括量子光学、量子化学、量子计算和量子密码学。

最近更新时间：2008-06-17 EN