量子世界/重病

普朗克

量子力学最初是为了解决一些经典物理学（后来被称为经典物理学）的重大失败而采取的权宜之计。

1900年，马克斯·普朗克发现了完美描述炽热物体光谱的定律。普朗克辐射公式与当时的物理学理论相悖。（如果经典物理学是正确的，当你看着炉子的燃烧器时，你会被紫外线灼伤眼睛，也就是所谓的紫外灾变。）最初，它只是一个对数据的拟合，“一个幸运的插值公式猜测”，正如普朗克本人所说的那样。仅仅几周后，它就意味着电磁辐射发射能量的量子化：辐射量子的能量$~E~$与辐射的频率$\nu$成正比，比例常数是普朗克常数 $~h~$

$~E=h\nu ~$.

当然，我们可以使用角频率 $~\omega =2\pi \nu ~$代替$\nu$。引入约化普朗克常数$~\hbar =h/2\pi ~$，那么我们就有了

$E=\hbar \omega$.

该理论在所有温度下都有效，并有助于解释黑体的辐射。

卢瑟福

1911年，欧内斯特·卢瑟福根据盖革和马斯登的实验提出了原子模型。盖革和马斯登将一束α粒子射向一片薄金箔。大多数粒子如预期的那样穿过金箔，但大约8000个粒子中有一个弹了回来，仿佛它遇到了一个更重的物体。用卢瑟福自己的话说，这就像你用一门15英寸的加农炮向一张薄纸射击，结果它反弹回来击中了你。在分析了盖革和马斯登收集的数据后，卢瑟福得出结论，原子核（包含了原子质量的99.9%以上）的直径小于整个原子的0.01%。他认为原子是球形的，原子电子绕着原子核运行，就像行星绕着恒星运行一样。他计算出电子的质量是α粒子的1/7000。卢瑟福的原子模型也被称为核模型。

电子像行星绕恒星运行那样绕着原子核运行的问题是，经典电磁理论要求运行的电子会辐射出能量，并在大约0.5×10^-10秒内螺旋进入原子核。这是物理学史上最严重的定量失败，低估了氢原子的寿命至少40个数量级！（这个数字是基于对质子寿命的实验确定下限得出的。）