[科普中国]-微观世界

概念

科学研究的对象是客观物质世界。在物理学的长期发展中人们将所研究的客观物质世界按其大小分成两个范围，一个是宏观世界，一个是微观世界。两者是相对而言的。人们把由大量分子、原子和光子组成的物体称做宏观物体，如牛顿力学描述的质点、电磁场（或光）等等。这些宏观物体的总和构成了物理学研究的宏观世界。宏观世界满足的规律称为宏观规律。经典力学、经典电磁理论、经典统计理论都是描述宏观世界的理论。与此相反，人们把分子、原子、原子核、质子、中子、电子、光子等称为微观客体。微观客体遵循的物理学规律称为微观规律，它们与宏观规律有着极大的差别。符合微观规律的客观物质世界称为微观世界。量子理论就是描述微观世界的一种理论。1

量子理论量子论是现代物理学的两大基石之一。量子论给我们提供了新的关于自然界的表述方法和思考方法。量子论揭示了微观物质世界的基本规律，为原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学奠定了理论基础。它能很好地解释原子结构、原子光谱的规律性、化学元素的性质、光的吸收与辐射等。

黑体辐射的研究热辐射是19世纪发展起来的一门新学科，它的研究得到了热力学和光谱学的支持，同时用到了电磁学和光学的新兴技术，因此发展很快。到19世纪末，由这个领域又打开了一个缺口，即关于黑体辐射的研究，导致了量子论的诞生。为了得出和实验相符合的黑体辐射定律，许多物理学家进行了各种尝试。

光电效应的研究1905年，爱因斯坦针对经典理论解释光电效应所遇到的困难，发表了他的著名论文《关于光的产生和转化的一个试探性观点》。在这篇论文中，爱因斯坦总结了光学发展中微粒说和波动说长期争论的历史，揭示了经典理论的困境，在普朗克能量子假说的基础上，提出了一个崭新的观点——光量子假说。

玻尔理论普朗克和爱因斯坦的工作在物理学史上有其重要的地位，但使量子理论产生深远影响的是玻尔。

1913年，丹麦物理学家及20世纪主要科学思想家尼尔斯·玻尔再一次极其漂亮地利用了普朗克理论。他从卢瑟福的有核模型，普朗克的能量子概念以及光谱学的成就出发，得到了在相当准确度上，自然实际服从的许多分立的并稳定的能量级和光谱频率的"怪异的"规则，从而成功地解决了原子有核结构的稳定性问题，并出色地解释了氢原子的光谱。后来，依万士(E.J.Evans)的氢光谱实验证实了玻尔关于匹克林(Pickering)谱线的预见。莫塞莱(H.G.J.Moseley)测定各种元素的X射线标识谱线，证明它们具有确定的规律性，为卢瑟福和玻尔的原子理论提供了有力证据。2