“遇事不决，量子力学。”这个合读书郎、拼多多一样洗脑的简单口号，是大部分人看搜狐老板张朝阳一系列量子力学课程留下的唯一记忆。你会发现尽管张朝阳具备费曼提倡的将复杂问题描述到普通人都能懂的表达，但断卷残章去听课依然会困扰于基础概念，比如束缚态、能级跃迁、矩阵力学、波动力学。
可能过一遍量子力学主要人物的贡献可以更轻松地去听完“自己都觉得讲的很过瘾”的张朝阳的物理课：
量子力学是20世纪初发展起来的物理学分支，它主要描述微观粒子如原子和亚原子粒子的行为。
### 诞生背景：
**经典物理学的局限性**：19世纪末，经典物理学在描述宏观物体的运动时非常成功，但在解释黑体辐射、光电效应等现象时遇到了困难。
###具体贡献：
1. **半导体电子学**：
- 量子力学解释了电子在固体中的能带结构，这是半导体技术的基础。
- 能带理论帮助科学家理解了电子如何在不同能级之间跃迁，以及如何通过施加电场来控制这些跃迁，从而制造出晶体管、二极管等电子元件。
- 半导体器件的设计与制造，如集成电路和微处理器，都依赖于对量子力学原理的深入理解。
2. **激光技术**：
- 激光的工作原理基于受激辐射，这是量子力学中的一个现象，其中原子或分子在受到光子激发后释放出相同能量的光子。
- 量子力学使得科学家能够精确控制和操纵激光的频率、相干性和强度，这些特性对于激光在通信、医疗和工业中的应用至关重要。
3. **核磁共振成像（MRI）**：
- MRI技术利用了原子核（如氢原子核）的磁性质，这些性质是由量子力学中的自旋和磁矩概念所描述的。
- 在外加磁场中，核自旋的不同能级可以通过无线电波脉冲来操控，从而产生可检测的信号，这些信号可以用来重建身体内部的图像。
4. **量子计算**：
- 量子力学是量子计算的基础，它允许信息以量子比特（qubits）的形式存储和处理，量子比特可以同时处于0和1的状态（量子叠加）。
- 量子计算机利用量子纠缠和量子隧穿等量子现象，有望在解决某些特定类型的问题上比传统计算机更快。
5. **量子通信**：
- 量子力学的原理被用于发展量子密钥分发（QKD），这是一种理论上无法被破解的通信方式。
- 量子纠缠使得两个粒子的状态即使相隔很远也能瞬间关联，这一特性被用于量子隐形传态和量子网络。
6. **超导技术**：
- 超导现象，即某些材料在低温下电阻突然降为零，是量子力学中的库珀对形成和波函数宏观相干的结果。
- 超导技术在磁悬浮列车、粒子加速器和医疗成像设备中有广泛应用。
7. **精密测量**：
- 量子力学使得科学家能够进行极其精确的测量，如原子钟利用原子的能级跃迁来计时，其精度远高于传统钟表。
- 量子干涉仪，如引力波探测器中的设备，利用量子纠缠来提高测量的灵敏度。
### 主要内容：
1. **波粒二象性**：量子力学认为微观粒子既具有波动性也具有粒子性。例如，电子在某些实验中表现出波动性，而在另一些实验中表现出粒子性。
2. **不确定性原理**：由海森堡提出，表明某些物理量（如位置和动量）不能同时被精确测量，存在一个基本的不确定性。
3. **量子态的描述**：量子系统的状态由波函数描述，波函数包含了关于粒子的所有可能信息。波函数的平方给出了粒子出现在特定位置的概率。
4. **量子叠加原理**：量子系统可以同时处于多个状态的叠加，直到被观测时才“坍缩”到一个确定的状态。
5. **量子纠缠**：两个或多个量子粒子可以以一种方式相互关联，即使它们相隔很远，一个粒子的状态改变会即时影响到另一个粒子的状态。
6. **量子力学的数学形式**：量子力学使用线性代数和希尔伯特空间来描述量子系统的状态和演化。
7. **量子场论**：量子力学的进一步发展，将量子力学与相对论结合起来，描述粒子的产生和湮灭。
8. **量子计算**：利用量子力学原理进行信息处理的新兴领域，量子计算机利用量子比特进行计算，能够执行某些特定任务比传统计算机更快。