量子力学的发展和应用.docx

《量子力学的发展和应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《量子力学的发展和应用.docx（5页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、量子力学的发展和应用 【摘 要】量子力学是探讨微观粒子运动规律的物理学科，属于探讨微观粒子运动规律的分支。它的主要探讨对象是分子、原子、凝合态物质，此外还有原子核结构、性质等基础性理论。它同相对论共同构成了现代物理学的理论基础，量子力学除了在近代物理学方面起着基础性作用，同时在化学等相关学科以及许多近现代技术中得到广泛应用。通过量子力学的发展，人们对物质结构以及相互作用的原理的了解发生了质的改变。通过量子力学，许多之前无法说明的现象得到了真正的说明，新的现象也被精准的预言出来，因为通过量子力学的精确计算，以及精确的试验证明，许多之前无法触及的领域慢慢清楚明朗。量子力学发展前景广袤，在很多机器中

2、，量子隧道的效应已经发展成事实，如闪光存储片中可以通过量子隧道效应完成清除存储单元的工作。虽然量子力学主要是在物质的原子范畴内被广泛应用，但是许多大型系统也正在或将会运用到量子效应。 【关键词】量子力学；物理；微观；发展；应用 量子力学是探讨微观粒子运动规律的物理学科，属于探讨微观粒子运动规律的分支。它的主要探讨对象是分子、原子、凝合态物质，此外还有原子核结构、性质等基础性理论。它同相对论共同构成了现代物理学的理论基础，量子力学除了在近代物理学方面起着基础性作用，同时在化学等相关学科以及许多近现代技术中得到广泛应用。 二十世纪初，物理学方面最大的突破一个是爱因斯坦提出的狭义相对论，另一个就是德

3、国科学家普朗克所提出的量子概念。量子概念是普朗克在1900年首先提出的，继而在1925年到1926年，海森伯和薛定谔最终确立了量子力学，从而解决了原子物理等高深理论的基本问题，取得胜利。随后，量子力学向着两个方向进一步发展，一个是更小的尺度应用，如原子以下的尺度，原子核物理学就是在其引导下广泛发展的，进而发展为现在的基本粒子物理学。因此可以说，量子力学在人类对物质世界相识方面起着至关重要的作用，促使人们的眼光从宏观层次跨进微观层次。而另一个发展方向就是更大尺度的应用，例如分子问题，即量子化学相关问题。此外还有固体物理和凝合态物理的相关问题。从探讨对象的尺度来说范围也渐渐扩大，从固体物理到地球物

4、理、行星物理，最终延长到天体物理和宇宙物理。 量子力学的发展经验了漫长的过程。19世纪末，经典力学以及经典电动力学在描述微观系统时理论的不足和缺陷越来越明显，但是始终没有一个详细的相关理论能够弥补这一缺憾，直到20世纪初，马克斯普朗克、尼尔斯玻尔、马克斯玻恩、埃尔温薛定谔、沃尔夫冈泡利、沃纳海森堡、路易德布罗意、恩里科费米、保罗狄拉克、阿尔伯特爱因斯坦、康普顿等一大批物理学家共同创立了量子力学。 随后，通过量子力学的发展，人们对物质结构以及相互作用的原理的了解发生了质的改变。通过量子力学，许多之前无法说明的现象得到了真正的说明，新的现象也被精准的预言出来，因为通过量子力学的精确计算，以及精确的

5、试验证明，许多之前无法触及的领域慢慢清楚明朗。 值得一提的是，量子力学在解析自然物质现象方面取得了非凡成就，唯有用量子力学才能圆满描述构成物质全部形式的次原子电子，质子，中子，光子，及其它粒子的行为。在这种程度上，量子力学已对线理论产生很大的影响。想要了解个别的原子是否能够并如何能够共价化学结合或结成分子，量子力学的作用尤为重要。应用量子力学的化学称为量子化学。相对论的化学原则上能大部数学描述化学问题。量子力学可定量了解游离和共价过程，它清楚表明哪种分子更有利，并能显出有利多少。化学领域的大多计算都要靠量子力学。 从1925年往后，几乎二十世纪全部的物质文明都与相对论和量子力学两个基础学科有关

6、，并依据其衍生发展而来。例如分子构造、原子构造、核能、激光、半导体、超导体、X光、超级计算机等等，没有狭义相对论和量子力学的发展，这一切就不会产生。 因此，相对论尤其是狭义相对论，同量子力学共同作为物理学的基础，并成为近现代精密学科的两大支柱，起着至关重要的作用。它们二者的结合，不仅促使物理学的发展突飞猛进，也使得物理学意外的其他学科发生了天翻地覆的改变。除了必需通过广义相对论进行描写的引力外，迄今为止全部的其他物理相互的基本作用均可以在量子力学的框架下描写出来。而量子物理学在现代技术设备中的应用更是不容小觑，从激光、原子钟到电子显微镜、核磁共振医学图像显示装置等等，都主要依靠了量子力学的原理

7、和实际效应。 其中最显著的就是对半导体的开发。对半导体的探讨促进了二极管和三极管的独创，从而为近现代电子工业的发展进步铺平了道路。可以说高新科技的发展同量子力学密不行分，2022年专家学者们正在致力于探讨干脆操控量子态的方法，一旦胜利，就可以通过发展量子密码来保证隐私信息的平安快速传递。远程目标是发展量子计算机，提高运行速度和运算精确度，此外还有量子远程传输，将量子信息送达随意地方和随意距离。 综上所述，量子力学发展前景广袤，在很多机器中，量子隧道的效应已经发展成事实，如闪光存储片中可以通过量子隧道效应完成清除存储单元的工作。虽然量子力学主要是在物质的原子范畴内被广泛应用，但是许多大型系统也正

8、在或将会运用到量子效应，如超流是一个大家知道的例子。在上述这些独创创建中，量子力学的概念和数学描述，往往很少干脆起了一个作用，而是固体物理学、化学、材料科学或者核物理学的概念和规则，起了主要作用，但是，在全部这些学科中，量子力学均是其基础，这些学科的基本理论，全部是建立在量子力学之上的。 【参考文献】 1曹天元.量子物理史话，辽宁教化出版社，2022，148. 2韩锋.量子力学中的态叠加原理，河池学院学报，2022. 3倪光炯，王炎森.物理与文化，高等教化出版社，2022，288. 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页