量子力学简史

经典力学建立在世界是确定性的这一理念之上。也就是说，如果掌握足够多的信息，你就能了解一个系统及其组成部分的过去，并预测其未来。然而，我们马上就会看到，这并不总是成立。

20世纪的物理学正处于一个十字路口。借助技术先进的仪器所获得的实验证据开始与经典力学的既定规则相矛盾。涉及电子和光子等微观粒子的实验，逐渐暴露出经典力学的漏洞。为了避免深入探讨物理学本身，我们将简要介绍量子力学的关键要点。

正如其名称所示，量子力学是研究无处不在的极小粒子（或称“量子”）的科学，例如光子、电子、夸克、胶子等。你可能注意到上文中的“粒子”一词被斜体标注。这源于爱因斯坦对光电效应的发现以及托马斯·杨的双缝实验。爱因斯坦的发现表明光是由粒子组成的，并因此获得了诺贝尔物理学奖。而托马斯·杨则证明了光也表现出波动特性。德布罗意在此基础上进一步发展，证明了每一个粒子都具有与其相关的波长。

这些看似矛盾的实验结果，奠定了如今所知的波粒二象性基础。在某些情况下，量子表现出粒子特性；而在另一些情况下，它们又表现出波动特性。这两种描述方式密不可分，唯有接受这种二元共存，才能真正理解量子既像波又像粒子的本质。

随后，薛定谔等人进一步揭示了量子世界的非确定性本质。光子、电子等微观世界的基础是概率与不确定性。这种全新的世界观被称为量子力学，它彻底终结了经典力学的地位，成为解释微观世界最准确的理论。

在之前的课程中，我们讨论过叠加态作为量子力学的一个奇特现象。接下来的课程中，我们将重点学习纠缠和干涉。但在进入这些内容之前，有必要先了解量子力学的三条基本假设。