引言
第一章、牛頓時空和經典力學
第二章、光是粒子還是波？
第三章、舊量子論的形成
第四章、量子力學的實驗基礎
第五章、量子力學理論
第六章、簡單問題的量子力學解23
第七章、中心力場－氫原子解
第八章、原子殼層
第九章、量子力學解釋及驗證
參考文獻
在今天，量子力學已經是大家耳熟能詳的科學名詞了，然而，量子力學的物理思想究竟是什么，普通大眾并不知曉。就連物理學家中的許多人也只是知道它如何計算，而并不理解它為什么會這樣？量子力學的不被理解并不僅是由于它的高深數學，更主要的是它的許多思想與觀念和我們頭腦中已有的物質觀格格格不入。
量子力學理論是迄今為止得到最嚴格檢驗的理論，物質世界的一切事物，包括我們人自身都符合量子力學。正因為如此，普及量子力學思想在今天就尤為重要。只要我們把目標設為了解量子力學的核心思路和結論，而不是追求繁雜的數學計算，那么每個人都是能夠掌握量子力學思想的。因此，用通俗的語言，形象的插圖，把量子力學的核心思路向大家普及，達到人人能懂的目的，相當于是做了一件善事。當然，文中也會涉及一些簡單的方程，供有相應水平的讀者深入探索所需。不過暫時不懂的讀者可以先把它作為一幅插圖看待，只需了解了它是在做什么，力圖掌握文中的核心思想就可以了。
本文由我過去做量子力學通俗講座的PPT課件修改而成。文中會有一些來自網絡的內容和圖片素材，在這里對原作者一并表示感謝！
1.1 牛頓時空和經典力學定律
1.2 舊物理觀念面臨的挑戰
目前，盡管物理學已經大大超越了牛頓時空，由于科學普及的力度不夠，大眾的物理觀念幾乎仍然停留在牛頓時空階段。那就讓我們從這里開始吧！
牛頓是歷史上第一位不但做基礎實驗,而且發明完備的數學理論解釋實驗的科學家，他在那個時代被認為是世界上最偉大的科學家。早在1687年(44歲)，牛頓發表了論文《自然哲學的數學原理》,其中公布了牛頓運動定律和萬有引力定律。
在牛頓時空中，時間和空間是各自獨立的，沒有關聯的兩個事物。
絕對空間就像一間空房子，它區分物理事件發生的地點，用3維坐標來描述。
絕對時間就像一個滴答作響的秒表，它區別物理事件發生的先后次序，用不可逆轉的1維坐標來描述。
絕對空間和絕對時間構成了物體在其中運動的“舞臺”。這一舞臺上運動的物質服從牛頓三大運動定律：
1.慣性定律。一切物體在不受外力的作用時，總保持相對靜止或勻速直線運動狀態。
也許我們還沉醉于對牛頓定律的欣賞之中，如果這樣，那真是無獨有偶，歷史上也有過這樣現象。
19世紀末，牛頓定律在各個領域里都取得了很大的成功：在機械運動方面不用說，在分子物理方面，成功地解釋了溫度、壓強、氣體的內能。在電磁學方面，建立了一個能推斷一切電磁現象的Maxwell方程。另外還找到了力、電、光、聲----等都遵循的規律---能量轉化與守恒定律。當時許多物理學家都沉醉于這些成績和勝利之中。他們認為物理學已經發展到頭了。
于是1900年英國物理學家開爾文在瞻望20世紀物理學的發展的文章中說到：“在已經基本建成的科學大廈中，后輩的物理學家只要做一些零碎的修補工作就行了。”
也就是說：物理學已經沒有什么新東西了，后一輩只要把做過的實驗再做一做，在實驗數據的小數點后面在加幾位罷了。
腦的物理觀仍停留在經典物理觀層面上。但經典物理學在解釋微觀粒子運動或以極高速度運動的物體時遭受了巨大的困難。對這些問題的探索才導致了近代物理也包括量子力學的發展。
在量子力學的發展上，“光”是一個功臣。讓我們還是先從“光是什么？”這個問題來展開吧。
2.1 光是什么？
2.2 光是粒子－牛頓的粒子說
2.3 光是波動
2.4 光的電磁理論
早在1690年，物理學家惠更斯就提出了光的波動說，認為光就象水波一樣是一種波動。因為這樣就很容易解釋光的干涉和折射現象。
如下圖所示，使用這個理論，他能夠解釋光波如何因相互干涉而形成波前，在波前的每一點可以認為是產生球面次波的點波源，而以后任何時刻的波前則可看作是這些次波的包絡。從他的原理，可以給出波的直線傳播與球面傳播的定性解釋，并且推導出反射定律與折射定律。
十九世紀早期，奧古斯丁·菲涅耳提出惠更斯-菲涅耳原理，在惠更斯原理的基礎上假定次波與次波之間會彼此發生干涉，又假定次波的波幅與方向有關。從而解釋了光波的朝前方傳播與衍射現象。
對于一個向x方向行進的正弦波，可以用下面的圖像來描述。其中最重要的兩個量是波長和波速。
牛頓是一個偉大的物理學家，他發現的三大運動定律，幾乎可以把除電磁學以外的一切物理現象都解釋為機械運動，甚至連溫度、壓力這樣的熱力學現象都可以用分子的機械運動來解釋。并且他還發現了光是由7種不同顏色的光混合而成。因此，在解釋光是什么的問題上，他很自然地傾向了機械運動的思路。
根據光直線運動、能反射、透射的特點，以及七色光等現象，1704年，艾薩克·牛頓提出了光微粒說。他認為光是由非常奧妙的微粒組成，遵守運動定律。這可以合理解釋光的直線移動和反射性質。例如，你可以把鏡子的反射現象想象成光的微粒像乒乓球撞擊到墻壁上被反彈回來。
然而，如果把光看成是一種微粒，就會發生許多微粒交叉撞擊到一起相互碰撞彈開的事情。但是，當你把幾束光交叉照射后會發現，它們會毫無妨礙地彼此穿過對方，然而相互穿過對方的事情只有波才可以做到。另外，如果把光看成是微粒，也無法解釋光的折射現象。
但是如果把光看成是波，卻很容易解釋折射現象。
由于牛頓無與倫比的學術地位，他的粒子理論在一個多世紀內無人敢于挑戰，而惠更斯的理論則漸漸為人淡忘。直到十九世紀初衍射現象被發現，光的波動理論才重新得到承認。而光的波動性與粒子性的爭論從未平息。
1807年，托馬斯·楊完成的雙縫實驗顯示出，衍射光波遵守疊加原理，這是牛頓的光微粒說無法預測的一種波動行為。這實驗確切地證實了光的波動性質。
隨著光波動說的數學理論逐漸完善，到19世紀末，無論是實驗還是理論上，牛頓的理論都失去了以往的地位。
在雙縫實驗里，從光源a傳播出來的相干光束，照射在一塊刻有兩條狹縫b和c的不透明擋板S2上。在擋板的后面。擺設了攝影膠卷或某種偵測屏F，用來紀錄到達F的任何位置d的光束。最右邊黑白相間的條紋，顯示出光束在偵測屏F的干涉圖樣。
因為它能夠說明偏振現象的機制，這是光微粒說所不能夠的。
因為只有“波”（如水波）才會出現這樣的干涉條紋，所以這個既簡單又巧妙的實驗無可辯駁地證明：光是一種波。這就是著名的雙縫干涉實驗。
1864年，詹姆斯·麥克斯韋將電磁學的理論加以整合，提出能夠解釋種種電磁現象的麥克斯韋方程組。用其計算獲得的電磁波波速等于做實驗測量到的光速。麥克斯韋于是猜測光波就是電磁波。1888年，海因里希·赫茲做實驗發射并接收到麥克斯韋預言的電磁波，證實麥克斯韋的猜測正確無誤。從這時，光波動說開始被廣泛認可，而且進一步被認為是一種不需要傳播介質的電磁波。在這種波中，電場的改變在其周邊激發起磁場的改變，而磁場的改變又在其周邊激發起電場的改變。由此形成了由場源向外傳播的電磁波。
（未完待續），遨游我心_健康，2013.09.26
