埃尔温·薛定谔和量子力學入門

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埃尔温·薛定谔和量子力學入門之间的区别

埃尔温·薛定谔 vs. 量子力學入門

埃尔温·魯道夫·尤則夫·亞歷山大·薛定諤（Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger，），生于奥地利维也纳，是奥地利一位理论物理学家，量子力学的奠基人之一。1926年他提出薛定谔方程，为量子力学奠定了坚实的基础。他想出薛定谔猫思想實驗，试图证明量子力学在宏观条件下的不完备性。 1933年，因為“发现了在原子理论裏很有用的新形式”，薛定諤和英国物理学家保罗·狄拉克共同获得了诺贝尔物理学奖，以表彰他们发现了薛定谔方程和狄拉克方程。 他的父亲鲁道夫·薛定諤是生产油布和防水布的工厂主同时也是一名园艺家。他的母亲格鲁吉亚娜·艾米莉·布兰达是维也纳科技大学的教授亚历山大·鲍尔的女儿。. 量子力学（quantum mechanics；或称量子论）是描述微观物质（原子，亚原子粒子）行为的物理学理论，量子力学是我们理解除万有引力之外的所有基本力（电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用）的基础。 量子力学是许多物理学分支的基础，包括电磁学、粒子物理、凝聚态物理以及宇宙学的部分内容。量子力学也是化学键理论、结构生物学以及电子学等学科的基础。 量子力學主要是用來描述微觀下的行為，所描述的粒子現象無法精確地以古典力學詮釋。例如：根據哥本哈根詮釋，一個粒子在被觀測之前，不具有任何物理性質，然而被觀測之後，依測量儀器而定，可能觀測到其粒子性質，也可能觀測到其波動性質，或者觀測到一部分粒子性質一部分波動性質，此即波粒二象性。 量子力学始于20世纪初马克斯·普朗克和尼尔斯·玻尔的开创性工作，马克斯·玻恩于1924年创造了“量子力学”一词。因其成功的解释了经典力学无法解释的实验现象，并精确地预言了此后的一些发现，物理学界开始广泛接受这个新理论。量子力学早期的一个主要成就是成功地解释了波粒二象性，此术语源于亚原子粒子同时表现出粒子和波的特性。.

保罗·狄拉克

保羅·埃德里安·莫里斯·狄拉克，OM，FRS（Paul Adrien Maurice Dirac，），英国理論物理學家，量子力學的奠基者之一，曾經主持劍橋大學的盧卡斯數學教授席位，並在佛羅里達州立大學度過他人生的最後十四個年頭。 狄拉克在物理學上有諸多開創性的貢獻。他統合了維爾納·海森堡的矩陣力學和埃爾溫·薛定谔的波動力學，發展出了量子力學的基本數學架構。他給出的狄拉克方程式可以描述费米子的物理行為，解釋了粒子的自旋，並且首先預測了反粒子的存在。而他在路徑積分和二次量子化也扮演了的先驅者的角色，為後來量子電動力學的發展奠定了重要的基礎。此外，他將拓扑的概念引入物理學，提出了磁單極的理論。 1933年，因為“發現了在原子理論裡很有用的新形式”（即量子力学的基本方程——薛定谔方程和狄拉克方程），狄拉克和薛丁格共同获得了诺贝尔物理学奖，是當時史上最年輕獲獎的理論物理學家。.

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矩陣力學

矩陣力學是量子力學其中一種的表述形式，它是由海森堡、玻恩和约尔当（P.

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统计力学

统计力学（Statistical mechanics）是一個以波茲曼等人提出以最大熵度理論為基礎，藉由配分函數 將有大量組成成分（通常為分子）系統中微觀物理狀態（例如：動能、位能）與宏觀物理量統計規律 （例如：壓力、體積、溫度、熱力學函數、狀態方程式等）連結起來的科学。如氣體分子系統中的壓力、體積、溫度。易辛模型中磁性物質系統的總磁矩、相變溫度、和相變指數。 通常可分為平衡態統計力學，與非平衡態統計力學。其中以平衡態統計力學的成果較為完整，而非平衡態統計力學至今也在發展中。統計物理其中有許多理論影響著其他的學門，如資訊理論中的資訊熵。化學中的化學反應、耗散結構。和發展中的經濟物理學這些學門當中都可看出統計力學研究線性與非線性等複雜系統中的成果。.

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维尔纳·海森堡

维尔纳·海森堡（Werner Heisenberg，），德国物理学家，量子力学创始人之一，“哥本哈根学派”代表性人物。1932年，海森堡因為“创立量子力学以及由此导致的氢的同素异形体的发现”而榮获诺贝尔物理学奖。 他对物理学的主要贡献是给出了量子力学的矩阵形式（矩阵力学），提出了“不确定性原理”（又称“海森堡不确定性原理”）和S矩阵理论等。他的《量子论的物理学原理》是量子力学领域的一部經典著作。.

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物理年鑑

《物理年鑑》（Annalen der Physik），又譯《物理學年鑑》、《物理學記事》，是自1799年刊行至今的德國物理學期刊。期刊刊發实验物理、理论物理、应用物理、数学物理等相关领域的原创、经过同行评审的文章这是现在的事情。当年爱因斯坦的文就被普朗克直接拿去发表了-->。现任主编为Guido W. Fuchs。 本期刊是1790～1794年出版的《Journal der Physik》（《物理期刊》）和1795～1797年出版的《Neues Journal der Physik》（《物理新期刊》）的后继者http://www.physik.uni-augsburg.de/annalen/history/history.html。在历史上，本期刊曾经用过许多不同的名称——《物理年鉴》《物理和物理化学年鉴》《物理和化学年鉴》（Annalen der Physik, Annalen der Physik und der physikalischen Chemie, Annalen der Physik und Chemie）。.

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马克斯·普朗克

克斯·卡尔·恩斯特·路德维希·普朗克（Max Karl Ernst Ludwig Planck，），德国物理学家，量子力学的创始人，20世纪最重要的物理学家之一，因发现能量量子而对物理学的发展做出了重要贡献，並在1918年獲得诺贝尔物理学奖。 作为一个理论物理学家，普朗克最大的贡献是首先提出了(舊)量子论。这个理论彻底改变人类对原子與次原子的认识，正如爱因斯坦的相对论改变人类对时间和空间的认识，这两个理论一起构成了20世纪物理学的基础。 波耳、愛因斯坦與普朗克被稱為舊量子論的奠基者。.

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诺贝尔物理学奖

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阿尔伯特·爱因斯坦

阿尔伯特·爱因斯坦，或譯亞伯特·爱因斯坦（Albert Einstein，），猶太裔理論物理學家，创立了現代物理學的兩大支柱之一的相对论，也是質能等價公式（）的發現者。他在科學哲學領域頗具影響力。因為“對理論物理的貢獻，特別是發現了光電效應的原理”，他榮獲1921年諾貝爾物理學獎。這發現為量子理論的建立踏出了關鍵性的一步。 愛因斯坦在職業生涯早期就發覺經典力學與電磁場無法相互共存，因而發展出狹義相對論。他又發現，相對論原理可以延伸至重力場的建模。從研究出來的一些重力理論，他於1915年發表了廣義相對論。他持續研究統計力學與量子理論，導致他給出粒子論與對於分子運動的解釋。在1917年，愛因斯坦應用廣義相對論來建立大尺度結構宇宙的模型。 阿道夫·希特勒於1933年開始掌權成為德國總理之時，愛因斯坦正在走訪美國。由於愛因斯坦是猶太裔人，所以儘管身為普魯士科學院教授，亦沒有返回德國。1940年，他定居美國，隨後成為美國公民。在第二次世界大戰前夕，他在一封寫給當時美國總統富蘭克林·羅斯福的信裏署名，信內提到德國可能發展出一種新式且深具威力的炸彈，因此建議美國也盡早進行相關研究，美國因此開啟了曼哈頓計劃。愛因斯坦支持增強同盟國的武力，但譴責將當時新發現的核裂变用於武器用途的想法，後來愛因斯坦與英國哲學家伯特蘭·羅素共同簽署《羅素—愛因斯坦宣言》，強調核武器的危險性。 愛因斯坦總共發表了300多篇科學論文和150篇非科學作品。愛因斯坦被誉为是“現代物理学之父”及20世紀世界最重要科學家之一。他卓越和原創性的科學成就使得“愛因斯坦”一詞成為“天才”的同義詞。.

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薛定谔猫

薛定谔猫（Schrödinger's Cat）是奥地利物理學者埃尔温·薛定谔於1935年提出的一個思想实验。通過這思想实验，薛定諤指出了應用量子力學的哥本哈根詮釋於宏觀物體會產生的問題，以及這問題與物理常識之間的矛盾。在這思想實驗裏，由於先前發生事件的隨機性質，貓會處於生存與死亡的疊加態。 根據退相干理論，貓不可能永遠處於生存與死亡的疊加態，由於環境的影響，很快地會產生退相干效應，貓改而處於生存或死亡的經典統計學狀態，因此，一般而言，絕對無法觀察到這生存與死亡的疊加態。至今為止，物理學者只能精心製備出一些介觀物體的疊加態。 雖然這是個思想實驗，類似原理已被研究與運用在實際應用領域。當理論研討量子力學的詮釋問題時，這思想實驗也時常會被特別提出為試金石。.

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薛定谔方程

在量子力學中，薛定諤方程（Schrödinger equation）是描述物理系統的量子態怎樣隨時間演化的偏微分方程，为量子力學的基礎方程之一，其以發表者奧地利物理學家埃尔温·薛定諤而命名。關於量子態與薛定諤方程的概念涵蓋於基礎量子力學假說裏，無法從其它任何原理推導而出。 在古典力學裏，人们使用牛頓第二定律描述物體運動。而在量子力學裏，類似的運動方程為薛定諤方程。薛定諤方程的解完備地描述物理系統裏，微觀尺寸粒子的量子行為；這包括分子系統、原子系統、亞原子系統；另外，薛定諤方程的解還可完備地描述宏觀系統，可能乃至整個宇宙。 薛定諤方程可以分為「含時薛定諤方程」與「不含時薛定諤方程」兩種。含時薛定諤方程與時間有關，描述量子系統的波函數怎樣隨著時間而演化。不含時薛定諤方程则與時間無關，描述了定態量子系統的物理性質；該方程的解就是定態量子系統的波函數。量子事件發生的機率可以用波函數來計算，其機率幅的絕對值平方就是量子事件發生的機率密度。 薛定諤方程所屬的波動力學可以數學變換為維爾納·海森堡的矩陣力學，或理察·費曼的路徑積分表述。薛定諤方程是個非相對論性方程，不適用於相對論性理論；對於相對論性微觀系統，必須改使用狄拉克方程或克莱因-戈尔登方程等。.

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量子力学

量子力学（quantum mechanics）是物理學的分支，主要描写微观的事物，与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱，许多物理学理论和科学，如原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学以及其它相关的學科，都是以其为基础。 19世紀末，人們發現舊有的經典理論無法解釋微观系统，於是經由物理學家的努力，在20世紀初創立量子力学，解釋了這些現象。量子力學從根本上改變人類對物質結構及其相互作用的理解。除透过广义相对论描写的引力外，迄今所有基本相互作用均可以在量子力学的框架内描述（量子场论）。 愛因斯坦可能是在科學文獻中最先給出術語「量子力學」的物理學者。.

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思想實驗

思想實驗是指：使用想像力去進行的實驗，所做的都是在現實中無法做到（或現實未做到）的實驗。例如愛因斯坦有關相對運動的著名思想實驗，又例如在愛因斯坦和英費爾德合著的科普讀物《物理学的进化》中，就有一個實驗要求讀者想像一個平滑，無摩擦力的地面及球體進行實驗，但這在現實（或暫時）是做不到的。思想實驗需求的是想像力，而不是感官。.

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