盡管量子力學(xué)是為描述遠(yuǎn)離我們的日常生活經(jīng)驗(yàn)的抽象原子世界而創(chuàng)立的，但它對(duì)日常生活的影響無比巨大。沒有量子力學(xué)作為工具，就不可能有化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)以及其他每一個(gè)關(guān)鍵學(xué)科的引人入勝的進(jìn)展。沒有量子力學(xué)就沒有全球經(jīng)濟(jì)可言，因?yàn)樽鳛榱孔恿�學(xué)的產(chǎn)物的電子學(xué)革命將我們帶入了計(jì)算機(jī)時(shí)代。同時(shí)，光子學(xué)的革命也將我們帶入信息時(shí)代。量子物理的杰作改變了我們的世界，科學(xué)革命為這個(gè)世界帶來了的福音，也帶來了潛在的威脅。

　　或許用下面的一段資料能最好地描述這個(gè)至關(guān)重要但又難以捉摸的理論的獨(dú)特地位：量子理論是科學(xué)史上能最精確地被實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的理論，是科學(xué)史上最成功的理論。量子力學(xué)深深地困擾了它的創(chuàng)立者，然而，直到它本質(zhì)上被表述成通用形式的今天，一些科學(xué)界的精英們盡管承認(rèn)它強(qiáng)大的威力，卻仍然對(duì)它的基礎(chǔ)和基本闡釋不滿意。

　　馬克斯·普朗克（Max Planck）提出量子概念100多年了，在他關(guān)于熱輻射的經(jīng)典論文中，普朗克假定振動(dòng)系統(tǒng)的總能量不能連續(xù)改變，而是以不連續(xù)的能量子形式從一個(gè)值跳到另一個(gè)值。能量子的概念太激進(jìn)了，普朗克后來將它擱置下來。隨后，愛因斯坦在1905年（這一年對(duì)他來說是非凡的一年）認(rèn)識(shí)到光量子化的潛在意義。不過量子的觀念太離奇了，后來幾乎沒有根本性的進(jìn)展。現(xiàn)代量子理論的創(chuàng)立則是嶄新的一代物理學(xué)家花了20多年時(shí)間建立的。

　　量子物理實(shí)際上包含兩個(gè)方面。一個(gè)是原子層次的物質(zhì)理論：量子力學(xué)，正是它我們才能理解和操縱物質(zhì)世界；另一個(gè)是量子場(chǎng)論，它在科學(xué)中起到一個(gè)完全不同的作用。

　　舊量子論

　　量子革命的導(dǎo)火線不是對(duì)物質(zhì)的研究，而是輻射問題。具體的挑戰(zhàn)是理解黑體（即某種熱的物體）輻射的光譜。烤過火的人都很熟悉這樣一種現(xiàn)象：熱的物體發(fā)光，越熱發(fā)出的光越明亮。光譜的范圍很廣，當(dāng)溫度升高時(shí)，光譜的峰值從紅線向黃線移動(dòng)，然后又向藍(lán)線移動(dòng)（這些不是我們能直接看見的）。

　　結(jié)合熱力學(xué)和電磁學(xué)的概念似乎可以對(duì)光譜的形狀作出解釋，不過所有的嘗試均以失敗告終。然而，普朗克假定振動(dòng)電子輻射的光的能量是量子化的，從而得到一個(gè)表達(dá)式，與實(shí)驗(yàn)符合得相當(dāng)完美。但是他也充分認(rèn)識(shí)到，理論本身是很荒唐的，就像他后來所說的那樣：“量子化只不過是一個(gè)走投無路的做法”。

　　普朗克將他的量子假設(shè)應(yīng)用到輻射體表面振子的能量上，如果沒有新秀阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein），量子物理恐怕要至此結(jié)束。1905年，他毫不猶豫的斷定：如果振子的能量是量子化的，那么產(chǎn)生光的電磁場(chǎng)的能量也應(yīng)該是量子化的。盡管麥克斯韋理論以及一個(gè)多世紀(jì)的權(quán)威性實(shí)驗(yàn)都表明光具有波動(dòng)性，愛因斯坦的理論還是蘊(yùn)含了光的粒子性行為。隨后十多年的光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)顯示僅當(dāng)光的能量到達(dá)一些離散的量值時(shí)才能被吸收，這些能量就像是被一個(gè)個(gè)粒子攜帶著一樣。光的波粒二象性取決于你觀察問題的著眼點(diǎn)，這是始終貫穿于量子物理且令人頭痛的實(shí)例之一，它成為接下來20年中理論上的難題。

　　輻射難題促成了通往量子理論的第一步，物質(zhì)悖論則促成了第二步。眾所周知，原子包含正負(fù)兩種電荷的粒子，異號(hào)電荷相互吸引。根據(jù)電磁理論，正負(fù)電荷彼此將螺旋式的靠近，輻射出光譜范圍寬廣的光，直到原子坍塌為止。

　　接著，又是一個(gè)新秀尼爾斯·玻爾（Niels Bohr）邁出了決定性的一步。1913年，玻爾提出了一個(gè)激進(jìn)的假設(shè)：原子中的電子只能處于包含基態(tài)在內(nèi)的定態(tài)上，電子在兩個(gè)定態(tài)之間躍遷而改變它的能量，同時(shí)輻射出一定波長(zhǎng)的光，光的波長(zhǎng)取決于定態(tài)之間的能量差。結(jié)合已知的定律和這一離奇的假設(shè)，玻爾掃清了原子穩(wěn)定性的問題。玻爾的理論充滿了矛盾，但是為氫原子光譜提供了定量的描述。