从今天开始，将竭尽所能，讲述量子力学的历史、奇妙的量子效应、物理学家的奇闻趣事。

今天是第一篇，经典物理学的困难。

牛顿

当时间进入到十九世纪末，科学家普遍认为科学进入到相当完备的阶段，几件大事纷纷解决，常见的现象都可以找到相对应的物理理论，物理学似乎进入到最终理论阶段。

1、在远低于光速的情况下，牛顿定律可以精确地解决所有的机械运动问题；

2、电磁现象的规律被总结为麦克斯韦方程；

3、光的现象也可以用波动理论完美解释；

4、热现象也已经被热力学和统计物理搞定。

一时间，好像留给科学家剩余的事情就是如何把这些规律应用到具体的问题上。只要输入公式，一切答案统统搞定。

麦克斯韦方程组

然而，这种物理学的最终理论的看法，随着科学技术进步以及不断提高的实验手段，新的物理现象不断地被发现，而导致物理学家必须开始重新思考。

这些现象包括：

1、黑体辐射；

2、光电效应；

3、原子光谱；

4、固体在低温下的比热。

黑体辐射功率曲线

这些现象都是经典物理所无法解释的，从此经典物理学与微观世界的矛盾被揭开。

这些现象的发现也为物理学家们发现微观世界的规律打下基础。

物理学家在研究黑体辐射和光电效应的时候发现了光的波粒二象性。同时期，波尔试图去解释原子光谱的成因，提出了原子结构的量子理论。

然而，上面的努力都还只是在经典物理学理论的基础上增加了一些新的假设，所以还不能反应微观世界的本质。

爱因斯坦光电效应实验

这样的情况直到上世纪二十年代，人们在光的波粒二象性的启示之下，开始思考是不是其它微观粒子也同样具有波粒二象性，才开始真正地建立量子力学。

应该说，量子力学理论的建立和发展过程，充满了矛盾和斗争。一是，新观察到的物理现象暴露了微观过程内部的矛盾，物理学家必须寻求经典物理理论的限制，寻找新的思想和理论。而同时，很多人，当然也包括曾经伟大的爱因斯坦，都未能与时俱进，不愿意承认经典物理的局限性。

原子结构模型的演变

那时候的物理学家更愿意把新发现的现象，以及为了解释这些现象而提出的新思想、新理论纳入到经典物理的框架之内。这样的做法，直接导致的结果就是，量子力学成为了迟到的爱。从发现微观粒子的行为，到量子理论建立用了20多年的时间。

我是郭哥论道，一个致力于科普相对论、量子力学、计算机、数学，让深奥的科学理论通俗易懂起来、让科学更有趣的科普搬运工。