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20世纪初,原子物理蓬勃发展,科学家们尝试去了解原子中电子围绕原子核运动的规律。直到玻尔给出玻尔模型,结合德布罗意物质波的概念,才把原子里的运动情况解释了一小半。
这里面最关键的是原子中电子能量的量子化。原子中电子的能量所取的固定值,叫作能级,电子只能处在这些特定的能量状态。但是玻尔模型并不能彻底描述原子中电子的运动,只有在原子核外只有一个电子的情况下,玻尔模型才运行得比较好;电子一多,玻尔模型就无能为力了。
我们也许需要从一个全新的角度看待原子物理,量子力学就应运而生了。
此处要明确,量子力学中的量子( quantum)并非名词,而是一个形容词,指的是类似于能量量子化这样的物理规律。我认为量子力学准确的翻译应当是“量子化的力学”。
量子力学的核心信息之一是: 这个世界的本质是量子化的,存在构成万物的最小单元。用一个类比来形容,我们的世界不是用橡皮泥捏出来的,而是用乐高玩具那样的积木搭出来的。
用橡皮泥捏出来的东西,可以有极其细微的变化,任意创造出连续的曲线。而乐高积木的变化,最小就是块积木的大小, 不能任意变形,不是连续的。