量子力学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。量子力学不仅是近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。
相对论和量子力学对现代科学技术的影响是什么
题目好大呢。
相对论和量子力学是现代物理学的核心，对于现代科学技术的影响可以说是深远的。
有了量子力学，才会有化学的分子轨道的观念和方法，可以说是现代化学的基础。
从哲学上讲最主要是对于世界观的冲击，破除了绝对的、静态的、机械的世界观对于人类思维的束缚。
现代科学技术这个观念比较模糊，很多学科间虽然相互有影响，但还是各有特点的，比如现在深入日常的信息科学的各种应用理论基础其实主要是数学。
量子究竟是怎样的存在？量子力学的研究方向和目的是什么？为何量子力学对于现代化进程有如此大的推动力？
量子：是现代物理的重要概念。最早是M·普朗克在1900年提出的。他假设黑体辐射中的辐射能量是不连续的，只能取能量基本单位的整数倍。
量子力学是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科。它提供粒子“似-粒”、“似-波”双重性（即“波粒二象性”）及能量与物质相互作用的数学描述。
量子力学使人类开始进入量子时代。越来越多的人投入到量子力学的应用研究中，基于量子规律的新技术也不断涌现，这些量子技术深深地改变了人类的生活，其中最引人注目的成就就是激光技术和电子计算机的出现。
我觉得相对论和量子力学对于现代科学技术的影响是差不多的。但是为什么往往人们只知道相对论；而知道量子
想对论和量子力学对于现代科学技术的影响我们不能说它谁影响大影响小，因为它们都是一门伟大的理论学术，对科学发展特别是物理学都起到了非常大的作用和影响。我们只能从另外一个角度解释这个问题：
量子力学是在旧量子论的基础上发展起来的。旧量子论包括普朗克的量子假说、爱因斯坦的光量子理论和玻尔的原子理论。
1900年，普朗克提出辐射量子假说。
1905年，爱因斯坦引进光量子(光子)的概念，并给出了光子的能量、动量与辐射的频率和波长的关系，成功地解释了光电效应
1913年，玻尔在卢瑟福原有核原子模型的基础上建立起原子的量子理论。按照这个理论，原子中的电子只能在分立的轨道上运动，在轨道上运动时候电子既不吸收能量，也不放出能量。原子具有确定的能量，它所处的这种状态叫“定态”，而且原子只有从一个 普朗克定态到另一个定态，才能吸收或辐射能量。这个理论虽然有许多成功之处，但对于进一步解释实验现象还有许多困难。 在人们认识到光具有波动和微粒的二象性之后，为了解释一些经典理论无法解释的现象，法国物理学家德布罗意于1923年提出了物质波这一概念。认为一切微观粒子均伴随着一个波，这就是所谓的德布罗意波。 德布罗意的物质波方程：E=?ω，p=h/λ，其中?＝h/2π，可以由E=p²/2m得到λ＝√(h²/2mE)。 由于微观粒子具有波粒二象性，微观粒子所遵循的运动规律就不同于宏观物体的运动规律，描述微观粒子运动规律的量子力学也就不同于描述宏观物体运动规律的经典力学。当粒子的大小由微观过渡到宏观时，它所遵循的规律也由量子力学过渡到经典力学。
当微观粒子处于某一状态时，它的力学量(如坐标、动量、角动量、能量等)一般不具有确定的数值，而具有一系列可能值，每个可能值以一定的几率出现。当粒子所处的状态确定时，力学量具有某一可能值的几率也就完全确定。
这就是1927年，海森伯得出的测不准关系，同时玻尔提出了并协原理，对量子力学给出了进一步的阐释。
20世纪30年代以后形成了描述各种粒子场的量子化 波粒二象性理论——量子场论，它构成了描述基本粒子现象的理论基础。
1925年，海森堡基于物理理论只处理可观察量的认识，抛弃了不可观察的轨道概念，并从可观察的辐射频率及其强度出发，和玻恩、约尔丹一起建立起矩阵力学；1926年，薛定谔基于量子性是微观体系波动性的反映这一认识，找到了微观体系的运动方程，从而建立起波动力学，其后不久还证明了波动力学和矩阵力学的数学等价性；狄拉克和约尔丹各自独立地发展了一种普遍的变换理论，给出量子力学简洁、完善的数学表达形式。
海森堡还提出了测不准原理，原理的公式表达如下：ΔxΔp≥?/2。
从上面量子力学发展简史我们可以看出，量子力学发展比较晚，不是很全面，而且属于现代科学前沿科学。所以对于底层次学者大都只是了解比较完善的相对论，很多课本也介绍相对论，而量子力学属于现代科学前沿科学，只有少数高等学府物理相关领域学生，和一些物理学家接触较多，而其它人接触较少。所以大多数人知道相对论，而不知道量子。
解决量子场论中的基本问题，会对人类造成什么影响？
20世纪物理学有两大发现：相对论和量子力学，它们也是现代物理学的两大支柱。刚开始，这两个理论不可调和。但后来量子场论成功结合了二者，并描述了自然界四种基本力中的三种：电磁力、弱核力和强核力。量子场论也能很好地描述波粒二象性，这样传统上认为的粒子就可以解释为量子场中所对应的能量量子。为此，要描述一种粒子及其相互作用就需要引入一种量子场。
在定域量子场论的框架下，任何相互作用都不是瞬间发生的，而是通过各种传播子进行相互作用的。因此在计算中，相互作用总是发生在一些点上。而量子力学表明，无穷小的距离意味着无穷大的能量，这就是在计算中常常得到无穷大的结果。但是实验表明，可观测的物理量总是有限的，这一困难曾经一度使得量子场论差点被放弃。
为了克服这个困难，科学家发展了正规化和重正化理论。重正化是量子场论成功的一个关键，可以这样说，一个理论是否可重正，是量子场论能否自洽的判据之一。目前还在世的最伟大的科学家杨振宁的杨-米尔斯规范场论也是在被证明了可重正之后才被广泛使用，而证明这件事的人后来获得了诺贝尔物理学奖。
依据重正化的理论，粒子物理学家发展出了有效量子场论。有效量子场论的一个基本想法是：在构造一个量子场论时并不要求它是可重正的，有效的概念就在于这样的量子场论只能刻画某个能标以下的物理。在有效场论的意义下，没有任何理由把爱因斯坦的广义相对论仅仅是看成一个量子引力场论。
到目前为止，引力的量子理论还没有完全建立。有些人认为，让粒子物理学的标准模型和爱因斯坦的广义相对论在各自领域内应用就行。但是，宇宙学的发展却情不自禁地把二者联系起来。因为在宇宙早期，它是非常小的，此时量子效应是非常明显的；而这时候，宇宙的密度又很大，引力效应也是相当显著。
因此，如果想要对宇宙有更深层次的理解，就要把这两个重要但在数学上搭配不起来的理论结合在一起。为此，物理学家发展出了超弦理论，它被认为是描写量子引力理论最有希望的候选者。但是想要取得成功，还有许多重大的困难和细节需要物理学家去探索。
深刻理解量子场论中出现的无穷大，深入谈论物质的基本组元，发展自洽的量子理论，将是量子场论的重要发展方向 ，而弦理论可以看成是量子场论中一个重要的方向。量子场论中基本问题的解决将导致人们对物质和时空的观念带来革命性的突破。
请问量子力学，高等量子力学，相对论量子力学，量子场论之间的关系，以及各自的适用范围，并求
量子力学是相对于牛顿和拉格朗日，哈密顿等开创的经典力学而言的，主要研究低能非相对论物理领域，所研究的基础是薛定谔方程；高等量子力学基于量子力学的基础上，用路径积分进行研究；相对论量子力学顾名思义是相对论+量子力学，研究的是相对论性效应；量子场论是对场论的发展，将拉格朗日，哈密顿等的经典场论引入量子论，基本观点是认为粒子是场的激发，世界是场的相互作用。
量子力学是整个现代物理的基础，高等量子力学的很多方法用于科研，相对论量子力学和量子场论有很多类似之处，可以看作相辅相成，这两门是前沿物理研究的主要工具之一，可以做低能近似，应用于凝聚态物理，能够有效的解决很多问题，量子场论的深入发展就是超统一和弦论等观点
量子力学在现代生活中有什么应用
从激光、电子显微镜、原子钟到核磁共振的医学图像显示装置，都关键地依靠了量子力学的原理和效应。对半导体的研究导致了二极管和三极管的发明，最后为现代的电子工业铺平了道路。在核武器的发明过程中，量子力学的概念也起了一个关键的作用。
在上述这些发明创造中，量子力学的概念和数学描述，往往很少直接起了一个作用，而是固体物理学、化学、材料科学或者核物理学的概念和规则，起了主要作用，在所有这些学科中，量子力学均是其基础，这些学科的基本理论，全部是建立在量子力学之上的。
基本原理
量子力学基本的数学框架建立于：量子态的描述和统计诠释、运动方程、观测物理量之间的对应规则、测量公设、全同粒子公设的基础上。
在量子力学中，一个物理体系的状态由状态函数表示，状态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状态函数的作用；测量的可能取值由该算符的本征方程决定，测量的期望值由一个包含该算符的积分方程计算。 （一般而言，量子力学并不对一次观测确定地预言一个单独的结果。
量子场论是什么？
量子场论 开放分类： 物理 量子场论量子场论是量子力学和经典场论相结合的物理理论，已被广泛的应用于粒子物理学和凝聚态物理学中。量子场论为描述多粒子系统，尤其是包含粒子产生和湮灭过程的系统，提供了有效的描述框架。非相对论性的量子场论主要被应用于凝聚态物理学，比如描述超导性的BCS理论。而相对论性的量子场论则是粒子物理学不可或缺的组成部分。自然界目前人类所知的有四种基本相互作用：强作用，电磁相互作用，弱作用，引力。除去引力，另三种相互作用都找到了合适满足特定对称性的量子场论来描述。强作用有量子色动力学（QCD，Quantum Chromodynamics)；电磁相互作用有量子电动力学（QED,Quantum Electrodynamics)，理论框架建立于1920到1950年间，主要的贡献者为保罗·狄拉克，弗拉迪米尔·福克，沃尔夫冈·泡利，朝永振一郎，施温格，理查德·费曼和迪森等；弱作用有费米点作用理论。后来弱作用和电磁相互作用实现了形式上的统一，通过希格斯机制（Higgs Mechanism）产生质量，建立了弱电统一的量子规范理论，即GWS（Glashow, Weinberg, Salam）模型。量子场论成为现代理论物理学的主流方法和工具。 所谓“量子场论”的学科是从狭义相对论和量子力学的观念的结合而产生的。它和标准（亦即非相对论性）的量子力学的差别在于，任何特殊种类的粒子的数目不必是常数。每一种粒子都有其反粒子（有时，诸如光子，反粒子和原先粒子是一样的）。一个有质量的粒子和它的反粒子可以湮灭而形成能量，并且这样的对子可由能量产生出来。的确，甚至粒子数也不必是确定的；因为不同粒子数的态的线性叠加是允许的。最高级的量子场论是“量子电动力学”--基本上是电子和光子的理论。该理论的预言具有令人印象深刻的精确性（例如，上一章已提到的电子的磁矩的精确值，参阅177页）。然而，它是一个没有整理好的理论--不是一个完全协调的理论--因为它一开始给出了没有意义的“无限的”答案，必须用称为“重正化”的步骤才能把这些无限消除。并不是所有量子场论都可以用重正化来补救的。即使是可行的话，其计算也是非常困难的。使用“路径积分”是量子场论的一个受欢迎的方法。它是不仅把不同粒子态（通常的波函数）而且把物理行为的整个空间--时间历史的量子线性叠加而形成的（参阅费因曼1985年的通俗介绍）。但是，这个方法自身也有附加的无穷大，人们只有引进不同的“数学技巧”才能赋予意义。尽管量子场论勿庸置疑的威力和印象深刻的精确度（在那些理论能完全实现的很少情况），人们仍然觉得，必须有深刻的理解，才能相信它似乎是导向“任何物理实在的图像”。
量子力学有多神奇，它如何颠覆人们对常规科学的认知的？
在日常生活中，有一些我们认为理所当然的规则:例如因果关系。某件事发生了，而这又导致其他事情的发生取决于开始时发生了什么。不同的原因导致不同的结果。但在量子物理中，标准规则是完全不同的。你甚至不能将起始点定义为任意的精度，因为系统的某些特性具有不确定性。没有一种可预测的、确定的方法来描述系统如何随时间发展，只有一组可以计算的概率。而且，如果你做了足够确定的测量、观察或互动，你会看到一个结果:你正在寻找的效果。但是进行测量、观察或交互的行为从根本上改变了系统的状态。
如何解释这种行为一直是近一个世纪以来争论的主题。然而，这个决议可能会让任何遇到它的人感到不安。尽管听起来令人费解，解释可能正是阻碍我们真正理解量子现实的东西。
• 如果已知氢原子中电子的能级和其他性质，你只能得到电子在任意时刻的概率分布。测量的行为会给你一个结果，但在你测量之前，电子的位置是不确定的。
以薛定谔的猫为例。把一只猫放在一个盒子里，盒子里有一个放射性原子。如果原子衰变，就释放出有毒物质;猫吃了它就死了。如果原子不衰变，毒就不会释放;猫的生活。这个类比让薛定谔非常烦恼，因为在因果关系规则下，猫要么是活的，要么不是。原子衰变了还是没有衰变，有毒物质释放了还是没有释放，猫死了还是没死。但是，如果你不进行测量、观察，猫必须处于叠加状态，这意味着猫同时是活的和死的。无法知道动物是死是活，并坚持认为它是两者的混合体，是量子怪异的经典例子。
• 在盒子里，猫不是活的就是死的，这取决于放射性粒子是否衰变。如果这只猫是一个真正的量子系统，它既不是活的也不是死的，而是两种状态的叠加，直到被观察到。
另一个，这不是类比，而是一个实际的实验，向一个包含两个狭缝的势垒发射单个电子，这两个狭缝之间只有很短的距离，后面有一个屏幕。常识告诉你电子应该通过左侧缝或右侧的狭缝,如果你连续许多这样的电子,你应该得到两束:一个对应于电子穿过左缝,另一个对应于那些经过了右侧的狭缝。但事实并非如此。
• 电子通过双缝的波型，一次一个。如果你测量电子通过哪个狭缝，你就破坏了这里显示的量子干涉图样。请注意，揭示干涉图样需要一个以上的电子。
相反，你在屏幕上看到的是一个干涉图样。这些单个的电子表现得像波，这些图案看起来就像你通过一个双缝发射连续的光波，或者甚至是通过一个有两个缝隙的水箱发射水波。
• 用光做的双缝实验产生干涉图样，就像对任何波那样。不同颜色的光的性质是由于它们的波长不同。
但是这些都是单电子!在任何给定的时间点，它们在哪里?它们经过了哪个狭缝?
你可能会想在每个狭缝处设置一个探测器，来测量每个电子经过哪个狭缝。你可以这样做:1号电子穿过右边的狭缝、# 2左、# 3离开、# 4是右边、5号往左走，以此类推。但是现在，当你看屏幕上的电子图样时，你不会得到之前的干涉图样。你只能得到两束。在某种程度上，观察、测量或强制交互的行为已经改变了结果。
如果你测量一个电子穿过哪个狭缝，你不会在它后面的屏幕上看到干涉图样。相反，电子的行为不是波，而是经典粒子。
这种量子的怪异不仅令人不安，而且还无法清楚地解释到底发生了什么。一种方法是创造量子力学的解释。有很多例子说明人们试图理解这里发生的事情。它们包括：
在哥本哈根的解释中，认为量子波函数在进行定义测量之前在物理上是没有意义的，并且只有当你进行这样的测量时才会发生的概率才会被赋值，这样的测量会“折叠”波函数，
“多世界”的解释，认为量子态与环境相互作用，产生纠缠和越来越多的可能结果，其中存在指数级的平行宇宙来容纳每一个可能的结果，
在集成解释中，你想象有无数个相同的系统以相同的方式准备好，然后进行测量，简单地选择一个结果作为“真实的结果”
导波解释(粒子总是存在并有位置)是由波函数引导的，这意味着“导波”是确定的，由隐藏变量控制，这些隐藏变量在本质上必须是非局部的(同时影响断开的时空点)，
和其他很多。一系列的解释，以及对它们固有的现实本质的不同假设，如下所示。
• 各种各样的量子解释及其不同的分配的各种性质。尽管它们之间存在差异，但目前还没有实验能够区分这些不同的解释。
但是对于这些解释，一个还没有被排除的例子，一个固有的困难出现了:还没有设计出一种实验能让我们区分彼此。量子力学的物理理论是独立存在的，不管我们如何解释它。换句话说，量子理论的工作原理完全正确，量子算子作用于量子波函数，精确地给出了可能出现的结果的概率分布。当你做相关实验时，你所应用的解释是完全不相关的。
• 量子隐形传态，一种被错误地吹捧为比光速还快的效应。在现实中，没有任何信息交换比光快。然而，这种现象是真实存在的，并且符合所有可行的量子力学解释的预测。
尽管如此，物理学家、哲学家和坐在扶手椅上的学生仍在争论各种各样的解释，仿佛它们有不同的物理含义，而实际上，这可能只是类似于古代盲人摸象的故事。正如《哥本哈根解释》的起草人尼尔斯·玻尔本人所认识到的:
古往今来，宗教一直以形象、比喻和悖论的形式出现，这一事实简单地说明，没有其他方式来把握它们所指向的现实。但这并不意味着这不是一个真实的现实。把这个现实分成一个物体和一个主观的方面不会让我们走得太远。
虽然许多人都有自己喜欢的解释，但对大多数人来说，它们只是增加了困惑，而不是阐明了一切。必须添加的各种解释可能并不能说明真实是什么，而是表明，在真正理解和理解我们的量子宇宙时，我们人类的感知和直觉是多么有限。虽然我们可以设计实验来突出或说明某一特定解释的行为，但它们都不能告诉我们任何关于宇宙属性的额外信息。
像“量子物理是如何工作的?”或者“量子理论中的数学对象代表了什么?”但这些，可以说，更多的是关于我们和我们的偏见以及对宇宙的假设，而不是宇宙本身的现实。在自然界中，我们能观察到的东西非常少:粒子的性质，如位置、动量、截面、散射振幅和单个量子态，基本上就是这样。问一些关于现实本质的问题，假设真实的现实符合某些符合我们直觉的规则，而事实可能恰恰相反。我们对现实的感知是由我们有限的感官和能力所决定的，任何真正支配宇宙的规则对我们来说都可能比我们的头脑所能想到的更加陌生。
• 多次连续的Stern-Gerlach实验，根据自旋将量子粒子沿一个轴分裂，将导致磁分裂在垂直于最近一次测量的方向，但不会在相同的方向上产生额外的分裂。
量子物理学之所以引人入胜，部分原因在于量子宇宙的行为与我们的日常经验有多么不同。一切都可以表现为波或者粒子，这取决于你对它做了什么;宇宙是由不可分割的量子组成的;我们只能预测结果的概率，而不是单个结果;量子物理在时空上是非局部性的;它的影响只在最小的尺度上最为明显。这可以说是我们发现的关于宇宙最奇怪的事情。
然而，我们还是忍不住把自己加入到这个等式中来，这也许是由于“观察”、“测量”和“互动”这些难以定义的术语。把我们自己从它里面拿出来，我们所拥有的就是物理宇宙给出的方程、结果和答案。物理学无法回答有关“为什么”宇宙会以这种方式运行的问题;它只能解释它是如何工作的。如果你对现实的基本本质感兴趣，问宇宙关于它自己的问题，当它告诉你它的秘密时，倾听。你在上面的任何东西都是你放上去的，不是宇宙放上去的。避免这种诱惑，你就永远不会落入关于量子物理学最伟大的神话:它需要一个解释。
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