曾经有一位一流的科学家在1893年宣告，他相信做出伟大发现的时代已经过去，因为几乎一切都已被发现了，将来的科学家除了更加精确地重复19世纪做过的实验，使原子量在小数位上有所添加以外，不可能有更多的作为。

事实证明这位科学家错了。因为，即使拥有19世纪所取得的全部知识，也无法说明X射线和铀的放射性这两种现象。这是新生事物，好像完全不合乎自然规律，背离了人类关于原子的认识。X射线和放射性像两个雪球，一旦滚动起来，必将如同雪崩一样引出一系列科学发现。

古人对物质元素的认识，是人类探究微观世界的开始。远古时代的人类在长期的生活实践中，发明了制陶，掌握了炼铜、炼铁等技艺，他们看到了物质可以重新组合并发生质的变化，于是就开始思考有关物质的构成与变化的原因。人们看见，冬天水结成冰，夏天冰又化成水，而且在地热泉中，水又蒸发为气体。人们还看见万物在大地上生长，又消失在大地之中，对于天地万物和人类的本源，人们一直怀有强烈的好奇心，试图从本质上理解和认识事物本身。最原始的元素学说就这样萌生了，开始了人类最初的对微观世界的认识。

经过人类不断的探索，今天我们知道物质世界是由一些很小的粒子——原子组成的，各种原子按照本身的规律相互连接，形成了分子，各种各样的分子聚集在一起就是我们丰富多彩的世界。可是，原子是怎样相互连接的呢?这就不能不说到原子内部的结构。原于是由一个位于中心的原子核和核外的电子组成的，原子核带正电，而电子带的是负电，这样整个原子对外就不显电性。电子在原子中并不是静止的，而是绕着原子核做高速的运动，电子的高速运动在原子的周围形成像云一样的外衣，也叫电子云。不同的原子内电子的数目不同，电子运动的模式也不同。就像一个班的同学，大家都穿上形状各异的外壳，由于外壳的形状不同，使得有些人靠在一起会比较舒服，而有些人很难靠到一起。当然实际情况还要复杂得多，上面只是一个简单化的比喻。我们要是真想理解原子等一些基本粒子的行为，就必须引入量子力学。

1900年，德国物理学家普朗克发表了一篇论文，导致了量子理论的出现。普朝克提出“量子论”，吹响了20世纪物理学革命的进军号。在同一年，孟德尔遗传学说被确认，成为生物科学上划时代的一年。也是在这一年，德兰斯特纳发现了血型，拯救了许许多多人的生命。到2000年，人类在量子论、相对论、基因论、信息论等方面都取得了以前难以想像的飞跃发展。人类一直在研究我们生活的地球和宇宙。现在，人类的观察范围不仅已达150多亿光年之遥，而且可以深入到原子核中去观察“夸克”等基本粒子的特征。

量子力学是20世纪人类在物理学领域的最重要的发明之一。量子力学和狭义相对论被认为是近代物理学的两大基础理论。量子力学主要研究微观粒子运动规律。20世纪初大量实验事实和量子论的发展，表明微观粒子不仅具有粒子性，同时还具有波动性，它们的运动不能用通常的宏观物体运动规律来描述。量子力学的建立大大促进了原子物理学、固体物理学和原子核物理学等学科的发展，并标志着人们对客观规律的认识从宏观世界深入到了微观世界。

量子力学的奠基人玻尔曾经说过：“谁如果在量子面前不感到震惊，他就不懂得现代物理学；同样如果谁不为此理论感到困惑，他也不是一个好的物理学家。”的确，量子力学确实很难理解，原因之一就是在微观世界里的很多事情，同我们所能看到的宏观世界存在很大的差别，有些可能是我们难以想像的。一个很典型的例子就是隧道效应。如下图所示，在经典力学控制下，狮子不可能越过障碍吃到你，可是在量子力学控制下，狮子却可以直接穿过那个堡垒，好像挖了一个隧道跑出来一样，看起来有些像“崂山道士”里面的穿墙术吧!其实，这里只是个比方，现实生活中你无需担心狮子会从笼子里直接钻出来。因为我们的宏观世界是不会发生这样的事情的。可是在微观世界里，电子等微观粒子却经常能够“穿墙而过”。

量子力学中的“量子”到底什么？最早由谁发现的？

在量子力学中，一个物理体系的状态由波函数表示，波函数的任意线性叠加仍然代表体系的一种可能状态。状态随时间的变化遵循一个线性微分方程，该方程预言体系的行为，物理量由满足一定条件的、代表某种运算的算符表示；测量处于某一状态的物理体系的某一物理量的操作，对应于代表该量的算符对其波函数的作用；测量的可能取值由该算符的本征方程决定，测量的期待值由一个包含该算符的积分方程计算。波函数的模平方代表作为其变数的物理量出现的几率密度。根据这些基本原理并附以其他必要的假设，量子力学可以解释原子和亚原子的各种现象。关于量子力学的解释涉及许多哲学问题，其核心是因果性和物理实在问题。按动力学意义上的因果律说，量子力学的运动方程也是因果律方程，当体系的某一时刻的状态被知道时，可以根据运动方程预言它的未来和过去任意时刻的状态。但量子力学的预言和经典物理学运动方程(质点运动方程和波动方程)的预言在性质上是不同的。在经典物理学理论中，对一个体系的测量不会改变它的状态，它只有一种变化，并按运动方程演进。因此，运动方程对决定体系状态的力学量可以作出确定的预言。但在量子力学中，体系的状态有两种变化，一种是体系的状态按运动方程演进，这是可逆的变化；另一种是测量改变体系状态的不可逆变化。因此，量子力学对决定状态的物理量不能给出确定的预言，只能给出物理量取值的几率。在这个意义上，经典物理学因果律在微观领域失效了。据此，一些物理学家和哲学家断言量子力学摒弃因果性，而另一些物理学家和哲学家则认为量子力学因果律反映的是一种新型的因果性——几率因果性。量子力学中代表量子态的波函数是在整个空间定义的，态的任何变化是同时在整个空间实现的。20世纪70年代以来，关于远隔粒子关联的实验表明，类空分离的事件存在着量子力学预言的关联。这种关联是同狭义相对论关于客体之间只能以不大于光速的速度传递物理相互作用的观点相矛盾的。于是，有些物理学家和哲学家为了解释这种关联的存在，提出在量子世界存在一种全局因果性或整体因果性，这种不同于建立在狭义相对论基础上的局域因果性，可以从整体上同时决定相关体系的行为。量子力学用量子态的概念表征微观体系状态，深化了人们对物理实在的理解。微观体系的性质总是在它们与其他体系，特别是观察仪器的相互作用中表现出来。

量子力学是研究微观世界的一门科学理论。这么说吧，世间万物都是由基本的原子，电子等基本粒子构成。你或许经常听说，电子，原子，质子，中子等等粒子。那些粒子就是构成我们宏观世界的最基本粒子。你或许听到“量子”二字几乎都是和量子力学，量子通信，或者量子纠缠连在一起的。但是“量子”到底是什么东西？它比电子，原子还小吗？

其实量子只是一个物理概念而已，并不是具体的实在粒子。我们知道电磁波的传播子就是光子，所以光子也就是电磁波的量子，也就是光量子，简称光子。因为我们知道，光子是构成电磁波的最基本的单位，所以就是量子的。其实任何物质都是由一个最基本，不可再分的单位构成，而这个最基本的单位就是这个物质的量子。

量子力学（Quantum Mechanics），它是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科，它主要研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论，它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础。

量子力学不仅是现代物理学的基础理论之一，而且在化学等有关学科和许多近代技术中也得到了广泛的应用。量子力学是描写微观物质的一个物理学理论，与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱，许多物理学理论和科学如原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学以及其它相关的学科都是以量子力学为基础所进行的。量子力学的基本原理包括量子态的概念，运动方程、理论概念和观测物理量之间的对应规则和物理原理。