量子力学

出处：按学科分类—自然科学总论 天津人民出版社《自然辩证法辞典》第832页（1005字）

在本世纪初量子论的基础上建立起来的研究微观粒子，包括分子、原子、原子核、基本粒子运动规律的理论，是现代物理的基础理论之。

它反映了微观粒子的波粒二象性特征和力学量取值量子化特征。1925年海森堡为克服旧量子论受经典力学概念束缚的困难，建立了描述微观粒子力学量量子化规律的矩阵力学，用矩阵的计算方法处理原子光谱的跃迁几率，抛弃了经典力学的轨道和质点概念，成为比较彻底的量子理论，当时被称为量子力学，即反映微观粒子力学量量子化运动的规律。

但它并没反映微观粒子的波动性质。1926年薛定谔在德布罗意物质波的假定下，建立了波动力学，用波函数φ表示微观粒子波粒二象性的运动状态，由薛定谔方程决定状态的运动，用算符表示力学量，通过求解算符的本征方程决定力学量的取值规律。

波动力学吸收了矩阵力学的理论方法，统一形成了至今的量子力学的理论体系。量子力学体系在粒子数守恒的要求下描述非相对论性粒子的运动规律称非相对论量子力学。

后来狄拉克(Dirac)建立了描述电子运动的相对论性波动方程，对薛定谔方程也做出相对论性的修正，使量子力学理论适用于描述相对论性粒子的运动规律，称相对论性量子力学。但相对论性量子力学后来发展为量子场论，因此通常的量子力学都是指非相对论量子力学。量子力学的主要研究内容有：(1)微观粒子波粒二象性的运动状态用一个时空复变函数φ(r，t)描述，波函数模量平方表示在空间体积元内发现粒子的几率，波函数具有单值、连续、有限的性质。

(2)波函数由薛定谔方程决定。

(3)描述微观粒子运动力学量用厄米算符表示，力学量的取值由求解算符的本征方程决定，本征值就是力学量的实验观测值、微观粒子的力学量取值一般有连续值和断续值两种特征。(4)微观粒子的两个力学量之间有两类关系，一类是两个对易性力学量可以在实验上准确测定；另一类是两个不对易性力学量不能同时准确测定，测量的精度遵守海森堡测不准原理。

(5)全日性粒子体系遵守全同性原理，描述体系的波函数有对称性波函数和反对称性波函数。(6)力学量算符的本征函数构成一个完全的函数系，任何一个量子力学状态都可以在完全系下做展开，从而找到力学量取值在任何状态下的几率。量子力学描述微观粒子的运动规律，建立了完整的理论体系，引进了不同与经典物理的全新的概念和理论方法。

开拓了人类对物质运动更深一个层次的认识，已经产生了巨大的应用价值。