量子物理学

量子力学（quantum mechanics）是物理学的分支学科。它描述原子尺度及原子尺度以下的自然行为。 它是所有量子物理学的基础，包括量子化学、量子场论、量子技术、和量子信息科学。
量子力学与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱。19世纪末，人们发现旧有的经典理论无法解释微观系统，于是经由物理学家的努力，在20世纪初创立量子力学，解释了这些现象。量子力学从根本上改变人类对物质结构及其相互作用的理解。除了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）。
量子理论的重要应用包括宇宙学、量子化学、量子光学、量子计算、超导磁体、发光二极管、激光器、晶体管和半导体如微处理器等。
爱因斯坦可能是在科学文献中最先给出术语「量子力学」的物理学者。
量子力学逐渐从理论中兴起，用来解释与经典物理学不相符的观测结果，例如马克斯·普朗克在1900年解决黑体辐射问题，以及阿尔伯特·爱因斯坦1905年论文中能量与频率的对应关系，该论文解释了光电效应影响。 这些理解微观现象的早期尝试，现在被称为“旧量子论”，导致尼尔斯·玻尔、欧文·薛定谔、维尔纳·海森堡、马克斯·玻恩、保罗·狄拉克等人在1920年代中期全面发展了量子力学。 现代理论是用各种专门发展的数学形式体系来表达的。 其中之一，称为波函数的数学实体以机率幅的形式提供有关粒子能量、动量和其他物理特性的测量结果的资讯。

== 关键现象、历史背景 ==

=== 黑体辐射 ===

理想黑体可以吸收所有照射到它表面的电磁辐射，并将这些辐射转化为热辐射，其光谱特征仅与该黑体的温度有关，与黑体的材质无关。从古典物理学出发推导出的维恩定律在低频区域与实验数据不相符，而在高频区域，从古典物理学的能量均分定理推导出瑞利-金斯定律又与实验数据不相符，在辐射频率趋向无穷大时，能量也会变得无穷大，这结果被称作“紫外灾变”。然而在那时，普朗克并未注意到紫外灾变的严重性。
1900年12月14日，后来被定为量子力学的诞辰，马克斯·普朗克在柏林科学院发表报告，通过将维恩定律加以改良，又将波兹曼熵公式重新诠释，他得出了一个与实验数据完全吻合的普朗克公式来描述黑体辐射，但是在诠释这个公式时，他将在物体里发射与吸收辐射的原子视为微小的量子谐振子，且假设这些量子谐振子的能量不是连续的，是离散的数值，而且单独量子谐振子吸收和发射的辐射能是量子化的。

=== 光电效应 ===

海因里希·赫兹于1887年实验发现，如果照射紫外光于金属表面，则电子会从金属表面被发射出来，他因此发现了光电效应。1905年，阿尔伯特·爱因斯坦提出了光量子的理论来解释这个现象。他认为，光束是由一群离散的光量子所组成，而不是连续性波动。这些光量子现今被称为光子，其能量



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