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量子力学的建立和物理学家对我们的启示摘要：随着人类对于自然现象认识的深入，各种异常的现象不断的出现，此时旧的理论就会面临危机。这是一种十分尴尬的情景，物理学家挖空心思的利用旧的理论去结识新的现象，但却始终无法成功，唯有摈弃旧的信念才能从根本上解释新的物理现象，这一过程十分艰难和漫长。量子力学的建立就是如此，在其历史上涌现了一大批物理学家，如普朗克、爱因斯坦、波尔、索墨菲、德布罗意、薛定谔、波恩、海森伯、泡利、狄拉克等，展现了深邃的洞察力和敏锐的直觉。从他们建立量子力学的过程中，我们不仅可以学习他们的优秀品质，而且还可以从他们失败的地方吸取经验和教训，从而锻炼我们的思维，以便我们以后从事理论物理研究。关键字：量子力学，黑体辐射、光子、波函数、波粒二象性、唯象理论，普朗克、爱因斯坦、玻尔、德布罗意、薛定谔、玻恩、海森伯、泡利、狄拉克等。正文： 量子力学起源于二十世纪物理学天空上的“一朵乌云”黑体辐射。黑体即只吸收光不反射的物体,其辐射强度分布只与黑体的温度有关，而与黑体材料的种类、形状无关，方便进行研究。其辐射强度随频率分布如图.1所示。为了解释黑体辐射的实验数据，维恩假设气体分子辐射频率只与其速度有关，得到维恩公式：,其中：α,β为常量。 瑞利根据能量按自由度均分和经典电动力学，得到瑞利-金斯公式：，显然这个公式对高频无效，因为此时能量密度趋于无限大，这就是著名的紫外灾难。图. 11900年，普朗克使用内插法，在维恩公式和瑞利-金斯公式的基础上得到了一个新的黑体辐射能量密度公式：,普朗克公式在整个频率范围与实验结果符合的很好，而维恩公式和瑞利-金斯公式则分别仅在高频和低频下才符合较好。普朗克并不满足于一个经验公式，很快他得到了公式的理论解释，并提出了量子假说。即：电磁辐射的能量只能是量子化的，=nhn=1,2,3..., h=6.626, 被称为普朗克常数。普朗克公式与经典的瑞利金斯公式相比是较为高级的一种理论，这个理论中首次出现了量子，从高级理论中可以体现低级理论，在长波长极限下，普朗克公式可近似为瑞利-金斯公式，在高频极限下，普朗克公式可近似为维恩公式，而低级理论仅仅只是高级理论的一个侧面。1905年，受普朗克量子化的假设的影响，爱因斯坦提出光就是有能量量子光子构成的，并且成功的解释了光电效应。1913年，玻尔将量子化条件首次引入原子，量子力学的发展进入了第一个高潮，引入了三个条件：1.定态条件，2.跃迁条件，3.轨道量子化，其中第三个条件可通过对应原理导出，对应原理的内容是：经典条件下推导出来的结果会与量子条件下的结果相对应。这可以为描述核外电子的运动提供一个约束条件，但却是一种比较近似的规律，而非确切的一个理论。随后索末菲提出相对论修正和椭圆轨道理论，量子力学的算是初步建立了，随后随着光谱实验的增加，一些实验上半经验的规律逐渐总结出来，较好的符合实验现象。 前期工作所建立的理论都属于唯象理论，它们都是建立在实验的基础上，并且没有形成理论的整体框架，并没有严格的数学形式。既然谈到唯象理论，那么就有必要谈一下它的相关知识。唯象一词产生于英语词汇现象学（phenomenology），在牛津哲学词典中，关于现象学的解释是：现象学产生于 18 世纪，兰伯特（J. H. Lambert）与康德（Kant）提出：这是人们经过自身意向的考虑，对于经验和意识抽象化了的描述。在黑格尔（Hegel）那里，现象学是感觉经验经理性化和自由思想过程而产生的知识。20 世纪胡塞尔（Husserl）提出意向区别于意识而有个人品质的不同，克服了传统唯心主义的心身二元说。他提出意识研究的两个方面，一是经验意识作为意识流的基元，另一个是作为客体一个侧面的映象。现象学遭遇到关于经验与实在关系的诸多问题和争论，后人还有关于现象学与现象论（phenomenolism）的研究等。西方的哲学与科学理论相互影响，西方的科学哲学有其合理内涵，当然也有不足之处。我们暂且撇开现象理论的哲学研究不谈，人们总是从直接经验，经思想加工而得到对世界的认识，这是认识的第一步，在物理学界我们称之为“唯象方法”（Phenomenological Method），由之构成的理论，称之为唯象理论。我们可以给“唯象方法”作如下定义：在解释物理现象时，不去追究微观原因，而是由经验总结和概括实验事实得到自然界的基本规律作出演绎的推论。如果从系统科学的观点看，唯象方法是一种对简单巨系统最常用的建模方法。它根据系统的宏观性质，不考虑系统的内部机制，直接利用系统宏观层次上功能的特点建立演化方程。因此，用这种方法建立演化方程不必研究子系统之间的相互作用。唯象方法是经典物理学运用的主要方法，正如杨振宁先生指出的，我们首先建立的是唯象理论，这个理论的形成过程是利用唯象方法，建立物理模型和数学模型，在宏观层面上找