现代量子论和旧量子论的比较

王学荣

摘  要：现代量子论和旧量子论是当今物理学的两大理论的基础，诞生于19世纪20年代，如果说旧量子论从根本上改变了人们的时空观念，那么现代量子论的诞生也同样标志着人类对物质运动的认识从宏观到微观的逐渐深入，现代量子论的创立经历了从旧量子论演变到现在将近30年的发展历程，所以在此之前的称为旧量子论，之后的称为现代量子论，该文主要从它们的含义和历史两大点进行比较分析。

关键词：现代量子论  旧量子论  比较

中图分类号：G71   文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）03（b）-0249-02

对于当代的物理学来说量子理论是其中一个重要的研究内容，量子论对于现在的自然科学来说是一个非常重要全新解释阶段。对于微观世界的研究可以说量子论是占据着一定的研究优势的，它对于一些如核物理学、原子物理学、粒子物理学等奠定了一定的研究基础。量子理论能够在多方面的、全新的角度为现代物理学的发展提供一些发展规律，能够让人们在接下来对于物理学的探究有更多新的发现。

1  当代量子论和旧量子论的含义区别

对于现在的物理量子理论来说其研究的方向是微观的物质世界，可以说，在国际物理研究世界中与著名的相对论是在同一高度的，在现在的研究的物理世界中有许多都是以量子论的发展为基础的，如现在的粒子学、原子学、固体物理研究等。

在以前的对于物质结构的研究中不够严谨和规范，随着当代的量子理论的发展，人们对于物质结构的探究逐渐的深入，人们对于其认识也发生了一定的变化。有一些曾经的物理学不能够解释的问题现在通过量子理论得到进一步的解释，并且得到一定的计算把要计算的一些数据精确的计算出来。可以说随着当代量子论的发展在现在的物理框架中一些作用都可以利用当代的量子场论来解释。

相对来说，旧量子理论就是出现的时间比较早的一些关于量子论的研究的结果，大约出现在20世纪20年代。这些理论是一些比较零散的理论，这样旧的量子论对于当时的经典力学的发展有一定的帮助。旧的量子理论在物理界中发展其中最为突出的研究内容可以说是玻尔模型。在1814年的时候，一些物理学家在研究中发现了太阳光的谱线，但是在发现了以后物理学家对于其解释的研究内容是比较的少的。但是在玻尔模型的帮助下，一些物理学家算出了准确的氢原子的相关信息。这在一定程度上让一些物理研究着找到了研究的新的动力，并且其在研究过程中在不断地进军当代量子理论的研究，为以后的量子理论的发展提供一定的探索基础。

2  现代的量子论和旧量子论发展史的比较

从发展历程上来说当代量子论的发展是以原来的旧的量子理论为发展的基础。在旧的量子理论中包含着一些著名科学家理论，如普朗克的量子假说等。

普朗克在1900年的物理研究中，通过一些研究的内容和现象提出了辐射量子假说理论，其中主要研究的内容是关于磁场和物质交换之间的形式，发现其中是以能量子为载体进行转化的，并且在研究中表明能量子与辐射评论存在着一定的比例关系，在对于其深入研究中发现其成正比。这样的物理现象成功地解释了黑体辐射现象。

爱因斯坦在1905年对于物理方面的研究引入了新的概念——光量子，并且在研究中给出了光量子的研究能量的范围，能够解释曾经解释不了的光电效应，解决了在低温情况下固体的比热的问题。

玻尔在1913年在对于物理的研究中根据原有的一些物理原子模型提出了原子方面的量子理论的内容。在该理论中对于原子的运动的轨迹有一个比较明确的规定，就是量子在运动的时候只能够在分立的轨道上运动，并且在运动的时候能量有一个很好的把握。对于原子来说，有一种特定的状态就是“定态”，对于原子的能量来说只有从一个定态想另一个定态发展才能够进行能量的吸收与放出，这样的理论在解释一些问题的时候自身还是存在一定的困难的。在对于物理学的深入地研究发现光具有波动和微粒的二象性，能够解释原来不能够解释的物理现象和问题。并且在以后的研究中的发现了物质波这一概念。

德布罗意的物质波方程：ηω，，其中η，可以由得到。

对于微观世界的粒子来说，因为其本身具有一定的波粒二象性，所以这些微观的粒子在运动的时候运动的规律与现在的宏观的物体是有一定的区别的，也就是现在的经典力学不能够描述微观世界中粒子的运动规律。所以对于微观的粒子来说应该用量子理论来解释其运动的规律。

对于当代量子论和经典力学相比较其在变化规律上有着比较大的区别，其在描述上差别特别大。对于当代的量子力学来说，在其中用波函数来描述粒子所处的状态。这样的描述的方式是在1926年被科学家薛定谔发现并且提出，在以后的发展中对于其称为薛定谔方程。

对于微观的粒子来说其在一定的程度上是处在某一种状态下的，其中的数值数不确定的，具有比较大的可能性，其数值的出现是有着一定几率的。但是，在研究中发现，如果粒子所处的状态确定，那么数值就一样了。在这样的物理的发展情况下，物理学家玻尔在研究的时候提出了并协原理，这样对于现代量子来说是进一步比较完整的阐释。

对于相对论现代量子论来说其产生的结果是在原有的狭义相对论和现代发展的量子论相结合的产物，在科学家狄拉克、海森伯和泡利（pauli）的研究下又出现了量子电动力学，在以后的量子阶段的发展中又出现了量子场理论，这是量子理论发展的又一基础。

当代的量子理论的发展与旧的量子理论的发展是离不开的，可以说旧的量子理论是当代量子理论的基础。对于旧的量子理论来说，因为其在进行一些物理现象解释的时候不能让人们满意，科学家在对于有物理的量子研究中逐渐地向着新的发展方向发展，逐渐地在建立新的研究方向。物理学家海森堡在1925年的时候在研究轨道概念的时候，从可观察的方向出发，与玻恩、约尔丹两位物理学家建立了矩阵力学。狄拉克和约尔丹各自独立地发展了一种普遍的变换理论，给出现代量子论简洁、完善的数学表达形式。海森堡还提出了测不准原理，原理的公式表达如下：

著名物理学家马克斯·普朗克在对于光波的研究中又再次让旧量子论回到大家的视野中。在这之后，爱因斯坦有对于其进行了深入的研究固体比热。这又对于原来的旧的量子理论重新发展和研究。

在20世紀初和20年代物理学的发展中，一直都在沿用旧的量子理论来解释一些物理方面的现象或者问题，但是在解释的时候效果并不是很好，有很多的时候解释不清或者解释错误。在这样的发展过程中，又有一个新的发现电子自旋，但是在这样的发展阶段对于半整数量子又产生了新的疑惑。爱因斯坦在这一发展趋势下提出了零点能量论;阿诺·索末菲半结果研究提出了量子化的相对论性氢原子，并且萨特延德拉·玻色和爱因斯坦正确地找到了光子的量子统计。

物理学家克拉莫在1924年的实验中发现了量子色散理论，并且将这种理论发表出来了。在这样的理论支持下让其量子态有一个转变，也就是能够计算出转变的概率。在以后的研究中都加入了这样的一条，让这种理论成果在以后半个世界的发展中都得到显现。并且随着研究的深入，创建了一种新的力学——矩阵力学。

物理科学家德布罗意在1924年的研究中发现了波动的理论。过了2年以后，量子波动的方程被科学家薛定谔在物理的研究中发现，其是对于原有量子理论成果的复制，其中证明了波动力学的与原来的研究是等价的。在这样的研究情况下，标志着旧的量子论的时代结束了。

3  结语

综上所述，不管是量子论的含义、发展史的不同相同的比较，它们都是科学家的心血，值得我们去研究与学习，现代的量子论是旧量子论的延伸，通过该文这两点的比较希望能够对教学上、研究上提供一些理论上的帮助，发现不同之处，才能够不断地创新。

参考文献

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