简述量子化学基本假定包含哪些内容

A. 何为量子化学

量子化学是应用量子力学的规律和方法来研究化学问题的一门学科。将量子理论应用于原子体系还是分子体系是区分量子物理与量销卖子化学的标准之一。目前认为最早的量子化学计算是1927年布劳（Ø.Burrau）对H2+离子以及同年沃尔特·海特勒（Walter Heitler）和弗里茨·伦敦（Fritz London）对H2分子的计算，开创量子化学这一个交叉学科。经过近八十年发展之掘模后，量子化学已经成为化学家们广泛应用的一种理论方法。亏散逗

B. 量子理论的内容是什么

量子力学

有人引用量子力学中的随机性支持自由意志说，但是第一，这种微观尺度上的随机性和通常意义下的宏观的自由意志之间仍然有着难以逾越的距离；第二，这种随机性是否不可约简(irrecible)还难以证明，因为人们在微观尺度上的观察能力仍然有限。
自然界是否真有随机性还是一个悬而未决的问题。统计学中的许多随机事件的例子，严格说来实为决定性的。 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。量子力学不仅镇首判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。

量子力学的发展简史

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，假定电磁场和物质交换能量是以间断的形式(能量子)实现的，能量子的大小同辐射频率成正比，比例常数称为普朗克常数，从而得出黑体辐射能量分布公式，成功地解释了黑体辐射现象。

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。其后，他又提出固体的振动能量也是量子化的，从而解释了低温下固体比热问题。

1913年，玻尔在卢瑟福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，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年提出微观粒子具有波粒二象性的假说。德布罗意认为：正如光具有波粒二象性一样，实体的微粒(如电子、原子等)也具有这种性质，即既具有粒子性也具有波动性。这一假说不久就为实验所证实。

德布罗意的波粒二象性假设：E=ħω，p=h/λ，其中ħ＝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。

量子力学与经典力学的差别首先表现御改在对粒子的状态和力学量的描述及其变化规律上。在量子力学中，粒子的状态用波函数描述，它是坐标和时间的复函数。为了描写微观粒子状态随时间变化的规律，就需要找出波函数所满足的运动方程。这个方程是薛定谔在1926年首先找到的，被称为薛定谔方程。

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。

量子力学和狭义相对论的结合产生了相对论量子力学。经狄拉克、海森伯和泡利等人的工作发展了量子电动力学。20世纪30年代以后形成了描述各种粒子场的量子化理论——量子场论，它构成了描述基本粒子现象的理论基础。

量子力学是在旧量子论建立之后发展建立起来的。旧量子论对经典物理理论加以某种人为的修正或附加条件以便解释微观领域中的一些现象。由于旧量子论不能令人满意，人们在寻找微观领域的规律时，从两条不同的道路建立了量子力学。

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芹脊道概念，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≥ħ/2。

量子力学的基本内容

量子力学的基本原理包括量子态的概念，运动方程、理论概念和观测物理量之间的对应规则和物理原理。

在量子力学中，一个物理体系的状态由态函数表示，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，测量的期待值由一个包含该算符的积分方程计算。

态函数的平方代表作为其变数的物理量出现的几率。根据这些基本原理并附以其他必要的假设，量子力学可以解释原子和亚原子的各种现象。

根据狄拉克符号表示，态函数，用<Ψ|和|Ψ>表示，态函数的概率密度用ρ＝<Ψ|Ψ>表示，其概率流密度用（ħ/2mi）（Ψ*▽Ψ－Ψ▽Ψ*）表示，其概率为概率密度的空间积分。

态函数可以表示为展开在正交空间集里的态矢比如|Ψ（x）>＝∑|ρ_i>，其中|ρ_i>为彼此正交的空间基矢，<m|n>＝δm,n为狄拉克函数，满足正交归一性质。

态函数满足薛定谔波动方程，iħ(d/dt)|m>=H|m>,分离变数后就能得到不含时状态下的演化方程H|m>＝En|m>，En是能量本征值，H是哈密顿能量算子。

于是经典物理量的量子化问题就归结为薛定谔波动方程的求解问题。

关于量子力学的解释涉及许多哲学问题，其核心是因果性和物理实在问题。按动力学意义上的因果律说，量子力学的运动方程也是因果律方程，当体系的某一时刻的状态被知道时，可以根据运动方程预言它的未来和过去任意时刻的状态。

但量子力学的预言和经典物理学运动方程(质点运动方程和波动方程)的预言在性质上是不同的。在经典物理学理论中，对一个体系的测量不会改变它的状态，它只有一种变化，并按运动方程演进。因此，运动方程对决定体系状态的力学量可以作出确定的预言。

但在量子力学中，体系的状态有两种变化，一种是体系的状态按运动方程演进，这是可逆的变化；另一种是测量改变体系状态的不可逆变化。因此，量子力学对决定状态的物理量不能给出确定的预言，只能给出物理量取值的几率。在这个意义上，经典物理学因果律在微观领域失效了。

据此，一些物理学家和哲学家断言量子力学摈弃因果性，而另一些物理学家和哲学家则认为量子力学因果律反映的是一种新型的因果性——几率因果性。量子力学中代表量子态的波函数是在整个空间定义的，态的任何变化是同时在整个空间实现的。

20世纪70年代以来，关于远隔粒子关联的实验表明，类空分离的事件存在着量子力学预言的关联。这种关联是同狭义相对论关于客体之间只能以不大于光速的速度传递物理相互作用的观点相矛盾的。于是，有些物理学家和哲学家为了解释这种关联的存在，提出在量子世界存在一种全局因果性或整体因果性，这种不同于建立在狭义相对论基础上的局域因果性，可以从整体上同时决定相关体系的行为。

量子力学用量子态的概念表征微观体系状态，深化了人们对物理实在的理解。微观体系的性质总是在它们与其他体系，特别是观察仪器的相互作用中表现出来。

人们对观察结果用经典物理学语言描述时，发现微观体系在不同的条件下，或主要表现为波动图象，或主要表现为粒子行为。而量子态的概念所表达的，则是微观体系与仪器相互作用而产生的表现为波或粒子的可能性。

量子力学表明，微观物理实在既不是波也不是粒子，真正的实在是量子态。真实状态分解为隐态和显态，是由于测量所造成的，在这里只有显态才符合经典物理学实在的含义。微观体系的实在性还表现在它的不可分离性上。量子力学把研究对象及其所处的环境看作一个整体，它不允许把世界看成由彼此分离的、独立的部分组成的。关于远隔粒子关联实验的结论，也定量地支持了量子态不可分离

C. 普朗克公式的普朗克量子假设

1900年普朗克获得一个和实验结果一致的纯粹经验公式，1901年他提出了能判郑量量子化假设：辐射中心是带电的线性谐振子，它能够同周围的电磁场交换能量，谐振子的能量不连续，是一个量子能量的整数倍：

式中v是振子的振动频率，h是普朗克常数，它是量子论中最基本的常数。根据这个假设，可以导出普朗克公式：
它给出辐射场能量密度按频率的分布，式中T是热力学温度,k是玻耳兹曼常数。如图表示辐射场能量密度随波长变化的曲线，它同实验结果完全一致。
作为黑体的空腔内的辐射场，既可以分解为一系列单色平面波的叠加，又可看作是由光子组成的气体。光子的能量ε、动量p、波长λ和频率v之间遵从德布罗意关系ε=hv，
则有ε=сp，在p到p+dp的动量间隔内，光子的量子态数目为

其中V是空腔的体积。只有腔壁不断发射和吸收光子才能在辐射场没基中建立起热平衡，所以光子气体中的光子数就不恒定，这意味着光子气体的化学势为零。而且，光子彼此间没有相互作用,光子气体是遵从玻色分布的理想气体。于是，每个量子态上的平均光子数应为

这样容易得到普朗克公式。
普朗克公式在高频范围hvkT的极限条件下，过渡到维恩公式

此式表明,w(v,T)随着v的增加很快地趋近于零,也就是说在热平衡状态下，几乎不存在高频光子，这是因为高频枯冲谨光子的能量远大于kT，而腔壁发射这样高能量的光子的几率是极小的。普朗克公式在低频hv<<kT的极限条件下，过渡到瑞利－金斯公式，这正是以经典统计理论为基础的能量均分的结果。在瑞利-金斯公式中不出现普朗克常数h。可见，把h看作很小乃至零时，量子理论就过渡到经典理论。
普朗克通过对黑体辐射的深刻研究而建立起来的公式是物理学的一个重大突破，他首次提出的量子论，开创了理论物理学发展的新纪元。

D. 量子力学的基本内容是什么

量子力学是描述微观世界结构、运动与变化规律的物理科学。它是20世纪人类文明发展的一个重大飞跃，量子力学的发现引发了一系列划时代的科学发现与技术发明，对人类社会的进步做出重要贡献。 19世纪末正当人们为经典物理取得重大成就的时候，一系列经典理论无法解释的现象一个接一个地发现了。德国物理学家维恩通过热辐射能谱的测量发现的热辐射定理。德国物理学家普朗克为了解释热辐射能谱提出了一个大胆的假拿慎备设：在热辐射的产生与吸收过程中能量是以hV为最小单位，一份一份交换的。这个能量量子化的假设不仅强调了热辐射能量的不连续性，而且与辐射能量和频率无关由振幅确定的基本概念直接相矛盾，无法孝缓纳入任何一个经典范畴。当时只有少数科学家认真研究这个问题。 着名科学家爱因斯坦经过认真思考，于1905年提出了光量子说。1916年美国物理学家密立根发表了光电效应实验结果，验证了爱因斯坦的光量子说。 爱因斯坦1913年丹麦物理学家玻尔为解决卢瑟福原子行星模型的不稳定（按经典理论，原子中电子绕原子核作圆周运动要辐射能量，导致轨道半径缩小直到跌落进原子核，与正电荷中和），提出定态假设：原子中的电子并不像行星一样可在任意经典力学的轨道上运转，稳定轨道的作用量fpdq必须为h的整数倍（角动量量子化），即fpdq＝nh，n称之为量子数。玻尔又提出原子发光过程不是经典辐射，是电子在不同的稳定轨道态之间的不连续的跃迁过程，光的频率由轨道态之间的能量差AE＝hV确定，即频率法则。这样，玻尔原子理论以它简单明晰的图像解释了氢原子分立光谱线，并以电子轨道态直观地解释了化学元素周期表，导致了72号元素铅的发现，在随后的短短十多年内引发了一系列的重大科学进展。这在物理学史上是空前的。 由于量子论的深刻内涵，以玻尔为代表的哥本哈根学派对此进行了深入的研究，他们对对应原理、矩阵力学、不相容原理、测消毁不准关系、互补原理。量子力学的几率解释等都做出了贡献。 1923年4月美国物理学家康普顿发表了X射线被电子散射所引起的频率变小现象，即康普顿效应。按经典波动理论，静止物体对波的散射不会改变频率。而按爱因斯坦光量子说这是两个“粒子”碰撞的结果。光量子在碰撞时不仅将能量传递而且也将动量传递给了电子，使光量子说得到了实验的证明。 光不仅仅是电磁波，也是一种具有能量动量的粒子。1924年美籍奥地利物理学家泡利发表了“不相容原理”：原子中不能有两个电子同时处于同一量子态。这一原理解释了原子中电子的壳层结构。这个原理对所有实体物质的基本粒子（通常称之为费米子，如质子、中子、夸克等）都适用，构成了量子统计力学———费米统计的基点。为解释光谱线的精细结构与反常塞曼效应，泡利建议对于原于中的电子轨道态，除了已有的与经典力学量（能量、角动量及其分量）对应的三个量子数之外应引进第四个量子数。这个量子数后来称为“自旋”，是表述基本粒子一种内在性质的物理量。 1924年，法国物理学家德布罗意提出了表达波粒二象性的爱因斯坦———德布罗意关系：E＝hV，p＝h／入，将表征粒子性的物理量能量、动量与表征波性的频率、波长通过一个常数h相等。 1925年，德国物理学家海森伯和玻尔，建立了量子理论第一个数学描述———矩阵力学。1926年，奥地利科学家提出了描述物质波连续时空演化的偏微分方程———薛定谔方程，给出了量子论的另一个数学描述——波动力学。1948年,费曼创立了量子力学的路径积分形式。 量子力学在低速、微观的现象范围内具有普遍适用的意义。它是现代物理学基础之一，在现代科学技术中的表面物理、半导体物理、凝聚态物理、粒子物理、低温超导物理、量子化学以及分子生物学等学科的发展中，都有重要的理论意义。量子力学的产生和发展标志着人类认识自然实现了从宏观世界向微观世界的重大飞跃。量子力学与经典力学的一个主要区别，在于测量过程在理论中的地位。在经典力学中，一个物理系统的位置和动量，可以无限精确地被确定和被预言。至少在理论上，测量对这个系统本身，并没有任何影响，并可以无限精确地进行。在量子力学中，测量过程本身对系统造成影响。 要描写一个可观察量的测量，需要将一个系统的状态，线性分解为该可观察量的一组本征态的线性组合。测量过程可以看作是在这些本征态上的一个投影，测量结果是对应于被投影的本征态的本征值。假如，对这个系统的无限多个拷贝，每一个拷贝都进行一次测量的话，我们可以获得所有可能的测量值的机率分布，每个值的机率等于对应的本征态的系数的绝对值平方。 由此可见，对于两个不同的物理量A和B的测量顺序，可能直接影响其测量结果。事实上，不相容可观察量就是这样的，即 。 不确定性原理 最着名的不相容可观察量，是一个粒子的位置x和动量p。它们的不确定性Δx和Δp的乘积，大于或等于普朗克常数的一半： 海森堡由此得出结论，认为不确定性是由于测量过程的限制导致的，至于粒子的特性是否真的不确定还未知。玻尔则将不确定性看作是物理系统的一个原理。今天的物理学见解基本上接受了玻尔的解释。不过，在今天的理论中，不确定性不是单一粒子的属性，而是一个系综相同的粒子的属性。这可以视为一个统计问题。不确定性是整个系综的不确定性。也就是说，对于整个系综来说，其总的位置的不确定性Δx和总的动量的不确定性Δp，不能小于一个特定的值：这个公式被称为不确定性原理。它是由海森堡首先提出的。不确定的原因是位置和动量的测量顺序，直接影响到其测量值，也就是说其测量顺序的交换，直接会影响其测量值。 机率 通过将一个状态分解为可观察量本征态 的线性组合，可以得到状态在每一个本征态的机率幅ci。这机率幅的绝对值平方|ci|2就是测量到该本征值ni的概率，这也是该系统处于本征态 的概率。ci可以通过将 投影到各本征态 上计算出来： 因此，对于一个系综的完全相同系统的某一可观察量，进行同样地测量，一般获得的结果是不同的；除非，该系统已经处于该可观察量的本征态上了。通过对系综内，每一个同一状态的系统，进行同样的测量，可以获得测量值ni的统计分布。所有试验，都面临着这个测量值与量子力学的统计计算的问题。同样粒子的不可区分性和泡利原理 由于从原则上，无法彻底确定一个量子物理系统的状态，因此在量子力学中内在特性（比如质量、电荷等）完全相同的粒子之间的区分，失去了其意义。在经典力学中，每个粒子的位置和动量，全部是完全可知的，它们的轨迹可以被预言。通过一个测量，可以确定每一个粒子。在量子力学中，每个粒子的位置和动量是由波函数表达，因此，当几个粒子的波函数互相重叠时，给每个粒子“挂上一个标签”的做法失去了其意义。 这个相同粒子(identicalparticles)的不可区分性，对状态的对称性，以及多粒子系统的统计力学，有深远的影响。比如说，一个由相同粒子组成的多粒子系统的状态，在交换两个粒子“1”和粒子“2”时，我们可以证明，不是对称的 ，就是反对称的 。对称状态的粒子被称为玻色子，反对称状态的粒子被称为费米子。此外自旋的对换也形成对称：自旋为半数的粒子（如电子、质子和中子）是反对称的，因此是费米子；自旋为整数的粒子（如光子）是对称的，因此是玻色子。这个深奥的粒子的自旋、对称和统计学之间关系，只有通过相对论量子场论才能导出，但它也影响到了非相对论量子力学中的现象。费米子的反对称性的一个结果是泡利不相容原理，即两个费米子无法占据同一状态。这个原理拥有极大的实用意义。它表示在我们的由原子组成的物质世界里，电子无法同时占据同一状态，因此在最低状态被占据后，下一个电子必须占据次低的状态，直到所有的状态均被满足为止。这个现象决定了物质的物理和化学特性。 费米子与玻色子的状态的热分布也相差很大：玻色子遵循玻色-爱因斯坦统计，而费米子则遵循费米-狄拉克统计。 量子纠缠 往往一个由多个粒子组成的系统的状态，无法被分离为其组成的单个粒子的状态，在这种情况下，单个粒子的状态被称为是纠缠的。纠缠的粒子有惊人的特性，这些特性违背一般的直觉。比如说，对一个粒子的测量，可以导致整个系统的波包立刻塌缩，因此也影响到另一个、遥远的、与被测量的粒子纠缠的粒子。这个现象并不违背狭义相对论，因为在量子力学的层面上，在测量粒子前，你不能定义它们，实际上它们仍是一个整体。不过在测量它们之后，它们就会脱离量子纠缠这状态。 量子脱散 </B>作为一个基本理论，量子力学原则上，应该适用于任何大小的物理系统，也就是说不仅限于微观系统，那么，它应该提供一个过渡到宏观“经典”物理的方法。量子现象的存在提出了一个问题，即怎样从量子力学的观点，解释宏观系统的经典现象。尤其无法直接看出的是，量子力学中的叠加状态，如何应用到宏观世界上来。1954年，爱因斯坦在给马克斯·波恩的信中，就提出了怎样从量子力学的角度，来解释宏观物体的定位的问题，他指出仅仅量子力学现象太“小”无法解释这个问题。 这个问题的另一个例子是由薛定谔提出的薛定谔的猫的思想实验。 直到1970年左右，人们才开始真正领会到，上述的思想实验，实际上并不实际，因为它们忽略了不可避免的与周围环境的相互作用。事实证明，叠加状态非常容易受周围环境的影响。比如说，在双缝实验中，电子或光子与空气分子的碰撞或者发射辐射，就可以影响到对形成衍射非常关键的各个状态 之间的相位的关系。在量子力学中这个现象，被称为量子脱散。它是由系统状态与周围环境影响的相互作用导致的。这个相互作用可以表达为每个系统状态与环境状态 的纠缠。其结果是只有在考虑整个系统时（即实验系统+环境系统）叠加才有效，而假如孤立地只考虑实验系统的系统状态的话，那么就只剩下这个系统的“经典”分布了。量子脱散是今天量子力学解释宏观量子系统的经典性质的主要方式。 对于量子计算机来说，量子脱散也有实际意义。在一台量子计算机中，需要多个量子状态尽可能地长时间保持叠加。脱散时间短是一个非常大的技术问题。 应用 在许多现代技术装备中，量子物理学的效应起了重要的作用。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，但是，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。 以下仅能列举出一些最显着的量子力学的应用，而且，这些列出的例子，肯定也非常不完全。实际上，在现代的技术中，量子力学无处不在。 原子物理和化学 任何物质的化学特性，均是由其原子和分子的电子结构所决定的。通过解析包括了所有相关的原子核和电子的多粒子薛定谔方程，可以计算出该原子或分子的电子结构。在实践中，人们认识到，要计算这样的方程实在太复杂，而且在许多情况下，只要使用简化的模型和规则，就足以确定物质的化学特性了。在建立这样的简化的模型中，量子力学起了一个非常重要的作用。 一个在化学中非常常用的模型是原子轨道。在这个模型中，分子的电子的多粒子状态，通过将每个原子的电子单粒子状态加到一起形成。这个模型包含着许多不同的近似（比如忽略电子之间的排斥力、电子运动与原子核运动脱离等等），但是它可以近似地、准确地描写原子的能级。除比较简单的计算过程外，这个模型还可以直觉地给出电子排布以及轨道的图像描述。 通过原子轨道，人们可以使用非常简单的原则（洪德定则）来区分电子排布。化学稳定性的规则（八隅律、幻数）也很容易从这个量子力学模型中推导出来。 通过将数个原子轨道加在一起，可以将这个模型扩展为分子轨道。由于分子一般不是球对称的，因此这个计算要比原子轨道要复杂得多。理论化学中的分支，量子化学和计算机化学，专门使用近似的薛定谔方程，来计算复杂的分子的结构及其化学特性的学科。 原子核物理学 原子核物理学是研究原子核性质的物理学分支。它主要有三大领域：研究各类次原子粒子与它们之间的关系、分类与分析原子核的结构、带动相应的核子技术进展。 固体物理学 为什么金刚石硬、脆和透明，而同样由碳组成的石墨却软而不透明？为什么金属导热、导电，有金属光泽？发光二极管、二极管和三极管的工作原理是什么？铁为什么有铁磁性？超导的原理是什么？ 以上这些例子，可以使人想象出固体物理有多么多样性。事实上，凝聚态物理学是物理学中最大的分支，而所有凝聚态物理学中的现象，从微观角度上，都只有通过量子力学，才能正确地被解释。使用经典物理，顶多只能从表面上和现象上，提出一部分的解释。 量子力学(Quantum Mechanics)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。 谢谢采纳把 我还有很多这方面的word，有时间发你QQ邮箱把 新年快乐

E. 量子力学究竟有几个基本假设

物理学是一门基于实验的科学，在尊重微观粒子实验的基础上，加上一些假设条件便建立了量子力学。这些假设可以总结为四个：

1、量子态空间假设。

2、量子态演化假设。

3、量子测量假设。

4、复合系统假设。

量子力学（早启Quantum Mechanics），为物理学理论，是研究物质世界微观粒子运动规律的陆伍如物理学分支，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现代物理学的理论基础。量子力学不仅是现代物理学的基础理论之一，而且在化学等学科和许多近代技术中得到广泛应用。

19世纪末，人们发现旧有的经典理论无法解释微观系统，于是经由物理学家的努力，在20世纪初创立量子力学，解释了这些现象。量子力橘岁学从根本上改变人类对物质结构及其相互作用的理解。除了广义相对论描写的引力以外，迄今所有基本相互作用均可以在量子力学的框架内描述（量子场论）。

以上参考来源：网络-量子力学

F. 学习量子化学需要掌握哪些数学及物理知识

物理系之所以把量子力学排到最后空尘禅，就是因为前面学的所有课程都是量子力学的先修课。数学方面：微积分，线性代数，概率论(了解就行)，数学物理兄丛方程(很重要)，前面说了解一点复变函数的，我就想问你不学复变函数怎斗尘么学的数学物理方程。物理方面：普通物理学(可以拿来做了解)，理论力学主要是分析力学部分，电动力学多少看一点，主要是学一点计算方法，热统的统计物理部分，原子物理看看最好，不看也无所谓。推荐课本的话，数学拿着同济出的那套高数线代完全够了，要是愿意的话找本微积分教程或者吉米多维奇啃更好，不过没必要。物理教材的话可以去网上查一下国内的主流教材都有哪些。量子力学推荐格里菲斯的量子力学概论，曾谨言的可以拿来当做习题书，学有余力的话钱伯初、周世勋、苏汝铿的书都可以拿来看看，还有一个法国人出的量子力学。(初等)量子力学学习经验总结:我把量子力学分为6个部分吧:薛定谔方程与波函数,势阱束缚态与势垒散射态,厄米算符与力学量,轨道与自旋角动量,氢原子与原子光谱,微扰论各部分需要的必备先修知识如下(括号中的不必备但能让理解更方便):薛方程:波动光学,常微分方程势场:常微分方程,(数理方法)算符:线性代数角动量:线性代数氢原子:数理方法,(高中化学)微扰论:高等数学好像都集中在数学. 经典物理对量子力学的帮助不是很大.近代物理的帮助会比较大,很多学校都是先学近代物理再学量子力学。

G. 量子化学能做什么

量子化学的研究范围包括稳定和不稳定分子的结构、性能，及其结构与性能之间的关系；分子与分子之间的相互作用；分子与分子之间的相互碰撞和相互反应等问题。
量子化学可分基础研究和应用研究两大类，基础研究主要是寻求量子化学中的自身规律，建立量子化学的多体方法和计算方法等，多体方法包括化学键理论、密度矩阵理论和传播子理论，以及多级微扰理论、群论和图论在量子化学中的应用等。应用研究是利用量子化学方法处理化学问题，用量子化学的结果解释化学现象。
量子化学的研究结果在其他化学分支学科的直接应用，导致了量子化学对这些学科的渗透，并建立了一些边缘学科，主要有量子有机化学、量子无机化学、量子生物和药物化学、表面吸附和催化中的量子理论、分子间相互作用的量子化学理论和分子反应动力学的量子理论等。
三种化学键理论建立较早，至今仍在不断发展、丰富和提高，它与结构化学和合成化学的发展紧密相联、互相促进。合成化学的研究提供了新型化合物的类型，丰富了化学键理论的内容；同时，化学键理论也指导和预言一些可能的新化合物的合成；结构化学的测定则是理论和实验联系的桥梁。
其它化学许多分支学科也已使用量子化学的概念、方法和结论。例如分子轨道的概念已得到普遍应用。绝对反应速率理论和分子轨道对称守恒原理，都是量子化学应用到化学反应动力学所取得的成就。
今后，量子化学在其他化学分支学科的研究方面将发挥更大的作用，如催化与表面化学、原子簇化学、分子动态学、生物与药物大分子化学等方面。
以上都是来自网络的，个人感觉量化更适合物理背景的研究人员来做，毕竟化学背景的人员数理基础普遍不太好。

H. 量子论的基本内容和观点是什么 什么是量子论

量子论是现代物理学的两大基石之一。量子论提供了新的关于自然界的观察、思考和表述方法。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、粒子物理学以及现代信息技术奠定了理论基础。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，粒子的无限可分和信息携带等。尤其它的开放性和不确定性，启发人类更多的发现和创造。

内涵

不确定性

量子理论中原子

尽管人们对量子理论的含义还不太清楚，但它在实践中获得的成就却是令人吃惊的。尤其在凝聚态物质——固态和液态的科学研究中更为明显。用量子理论来解释原子如何键合成分子，以此来理解物质的这些状态是再基本不过的。键合不仅是形成石墨和氮气等一般化合物的主要原因，而且也是形成许多金属和宝石的对称性晶体结构的主要原因。用量子理论来研究这些晶体，可以解释很多现象，例如为什么银是电和热的良导体却不透光，金刚石不是电和热的良导体却透光？而实际中更为重要的是量子理论很好地解释了处于导体和绝缘体之间的半导体的原理，为晶体管的出现奠定了基础。1948年，美国科学家约翰·巴丁、威廉·肖克利和瓦尔特·布拉顿根据量子理论发明了晶体管。它用很小的电流和功率就能有效地工作，而且可以将尺寸做得很小，从而迅速取代了笨重、昂贵的真空管，开创了全新的信息时代，这三位科学家也因此获得了1956年的诺贝尔物理学奖。另外，量子理论在宏观上还应用于激光器的发明以及对超导电性的解释。

而且量子论在工业领域的应用前景也十分美好。科学家认为，量子力学理论将对电子工业产生重大影响，是物理学一个尚未开发而又具有广阔前景的新领域。时下半导体的微型化已接近极限，如果再小下去，微电子技术的理论就会显得无能为力，必须依靠量子结构理论。科学家们预言，利用量子力学理论，到2010年左右，人们能够使蚀刻在半导体上的线条的宽度小到十分之一微米（一微米等于千分之一毫米）以下。在这样窄小的电路中穿行的电信号将只是少数几个电子，增加一个或减少一个电子都会造成很大的差异。

美国威斯康星大学材料科学家马克斯·拉加利等人根据量子力学理论已制造了一些可容纳单个电子的被称为“量子点”的微小结构。这种量子点非常微小，一个针尖上可容纳几十亿个。研究人员用量子点制造可由单个电子的运动来控制开和关状态的晶体管。他们还通过对量子点进行巧妙的排列，使这种排列有可能用作微小而功率强大的计算机的心脏。此外，美国得克萨斯仪器公司、国际商用机器公司、惠普公司和摩托罗拉公司等都对这种由一个个分子组成的微小结构感兴趣，支持对这一领域的研究，并认为这一领域所取得的进展“必定会获得极大的回报”。

科学家对量子结构的研究的主要目标是要控制非常小的电子群的运动即通过“量子约束”以使其不与量子效应冲突。量子点就有可能实现这个目标。量子点由直径小于20纳米的一团团物质构成，或者约相当于60个硅原子排成一串的长度。利用这种量子约束的方法，人们有可能制造用于很多光盘播放机中的小而高效的激光器。这种量子阱激光器由两层其他材料夹着一层超薄的半导体材料制成。处在中间的电子被圈在一个量子平原上，电子只能在两维空间中移动。这样向电子注入能量就变得容易些，结果就是用较少的能量就能使电子产生较多的激光。

美国电话电报公司贝尔实验室的研究人员正在对量子进行更深入的研究。他们设法把量子平原减少一维，制造以量子线为基础的激光器，这种激光器可以大大减少通信线路上所需要的中继器。

美国南卡罗来纳大学詹姆斯·图尔斯的化学实验室用单个有机分子已制成量子结构。采用他们的方法可使人们将数以十亿计分子大小的装置挤在一平方毫米的面积上。一平方毫米可容纳的晶体管数可能是时下的个人计算机晶体管数的1万倍。纽约州立大学的物理学家康斯坦丁·利哈廖夫已用量子存储点制成了一个存储芯片模型。从理论上讲，他的设计可把1万亿比特的数据存储在大约与现今使用的芯片大小相当的芯片上，而容量是时下芯片储量的1·5万倍。有很多研究小组已制出了利哈廖夫模型装置所必需的单电子晶体管，有的还制成了在室温条件下工作的单电子晶体管。科学家们认为，电子工业在应用量子力学理论方面还有很多问题有待解决。因此大多数科学家正在努力研究全新的方法，而不是仿照时下的计算机设计量子装置。

争议

量子理论提供了精确一致地解决关于原子、激光、X射线、超导性以及其他无数事情的能力，几乎完全使古老的经典物理理论失去了光彩。但我们仍旧在日常的地面运动甚至空间运动中运用牛顿力学，在这个古老而熟悉的观点和这个新的革命性的观点之间一直存在着冲突。

宏观世界的定律保持着顽固的可验证性，而微观世界的定律具有随机性。我们对抛射物和彗星的动态描述具有明显的视觉特征，而对原子的描述不具有这种特征，桌子、凳子、房屋这样的世界似乎一直处于我们的观察之中，而电子和原子的实际的或物理性状态没有缓解这一矛盾。如果说这些解释起了些作用的话，那就是他们加大了这两个世界之间的差距。

对大多数物理学家来说，这一矛盾解决与否并无大碍，他们仅仅关心他们自己的工作，过分忽视了哲学上的争议和存在的冲突。毕竟，物理工作是精确地预测自然现象并使我们控制这些现象，哲学是不相关的东西。

广义相对论在大尺度空间、量子理论在微观世界中各自取得了辉煌的成功。基本粒子遵循量子论的法则，而宇宙学遵循广义相对论的法则，很难想象它们之间会出现大的分歧。很多科学家希望能将这两者结合起来，开创一门将从宏观到微观的所有物理学法则统一在一起的新理论。但迄今为止所有谋求统一的努力都遭到失败，原因是这两门20世纪物理学的重大学科完全矛盾。是否能找到一种比现有的这两种理论都好的新理论，使这两种理论都变得过时，正如它们流行之前的种种理论遇到的情况那样呢？

I. 量子力学基本原理

本文主要从 量子论起源、能量子假设、光电效应、康普顿散射、玻尔量子论、德布罗意物质波、概率波函数、量子叠加态原理、不确定性原理、薛定谔方程 等十大概念理解量子力学 基本原理 ，见证二十世纪真正的 神话 。

量子力学 其实描述的是物质的 行为 ，特别是发生在 原子尺度 范围内的 事件 。在极小尺度下事物的行为与我们有着 直接经验 的任何事物都不相同。它们既不像波动，又不像粒子，也不像云雾，或悬挂在弹簧上的重物，总之 不像 我们曾经见过的任何 东西 。

量子论的 起源 来自一个大家 熟悉的现象 ，这一现象并不属于原子物理学的核心部分。任何一块 物质 在被加热时都会 发光 ，并在高温度下达到红热和白热，发光的亮度与材料的表面关系不手州大，而对于 黑体 ，只与 温度 有关。因此，黑体在髙温下发出的 辐射 作为物理学研究的适当对象，被认为应该可以根据已知的辐射和热学定律找到一个简单的 解释 。但是物理学家 瑞利 和 金斯 在十九世纪末的努力却以失败告终，揭示了黑体辐射问题的严重性。

普朗克 大胆舍弃了“ 能量均分定理 ”，代之以“ 量子假设 ”——能量只能以分立的 能量子 的形式发射或吸收，这在概念上是一次革命性的 突破 ，以致它不再适合于物理学的传统框架。

频率 为v的 电磁波 和原子、分子等物质发生能量转换时候，能量不能连续 变化 ，只能 一份 一份的跳变，且每份“能量子”为：

ε=hv=ℏω ，其中约化普朗克常数 ℏ=h/(2π)

普朗克公式

普朗克根据能量的量子化，得出 角频率 为ω的电磁振动模式在温度T下的平均能量不再取“ 能量均分定理 ”给出的KT，而是：

E(ω)=ℏω/(e^(ℏω/kT)-1)

利用 热力学 和物理 统计 理论，导出了着名的（描述电磁波能量和角频率关系）的 普朗克公式 ：

ρ (ω)=(ℏω³/π²c³)/(e^(ℏω/kT)-1)

光 和其他 物质 发生相互作用时， 基元过程 通常表现为 光子 — 电子 作用，作用电子的能量与光的 强度 无关，而只与光 频率 有关。因此， 爱因斯坦 假设，光本身是由穿过空间的 能量子 组成的，一个光量子的能量应当等于光的频率乘以 普朗克常数 ：

E=hv

光电效应 中 电子 的动能由 逸出功 W（由金属性质决定）和入射光的 频率 v所决定，而与光的 强度 无关：

1/2mv²=hv-W

除了光电效应外，爱因斯坦关于“ 量子假设 ”的另一个应用是固体的 比热 。从传统理论推导出来的固体比热值与高温时的观测记录相符，但在低温时却 不相符 。于是，爱因斯坦将量子假设运用到固体中原子的 弹性振动 上，从而解释了这种现象。

最初关于散射光 干涉 的实验中，散射主要以下列方式解释：入射光波使得处于 光束中 的一个电子以光波的频率振动，然后振荡的电子发出一个 同样频率 的球面波，从而产生了散射光。

1923年 康普顿 在关于 X射线 的散射族燃实验中发现，散射出来的X射线的频率与入射X射线的 频率不同 。于是，康普顿假设散射过程是 光量子 和电子的碰撞，光量子在碰撞过程中 改变 了能量，因为频率乘上普毕穗蔽朗克常数是光量子的能量（hv），所以频率才发生了改变。

通过对散射过程应用 能量守恒定律 ：

hv+mc²=hv´+E

可以推导出 波长变化量 ：

λ´-λ=h(1-cosθ)/mc²

最后得到 康普顿波长 ：

λ=h/mc²

早先的 卢瑟福原子模型 并不能解释原子具有的最突出的特性，即原子的 巨大稳定性 ，按照牛顿的力学定律，从来没有一个 行星 系统在它和另一个这样的系统碰撞以后能够 恢复 它原来的 形态 。但是对于一个 碳原子 ，在化学结合过程中的任何一次碰撞和相互作用之后，都可以始终 保持 为一个碳原子。

因此，玻尔提出了 三大初等量子理论 ：

（1） 定态

原子核外电子的能量只能取分立值： E1、E2、E3 等

（2） 定态跃迁

原子可以从能量较高的定态向较低的定态的跃迁，从而决定了频率：

v=(E2-E1)/h

（3） 角动量量子化

原子核外电子角动量必须满足：

J=mℏ

通过 量子 假设在原子模型上的应用，不仅解释了原子的 稳定性 ，而且，对原子加热受激发后所发射的 光谱 线也作出了很好的理论解释。

德布罗意 根据一个 光波 对应于一个运动 光量子 ，假设了一个运动 电子 对应于某种 物质波云 。 物质波波长 为：

λ=h/P

概率波函数 的概念是牛顿以来理论物理学中 全新 的东西。在数学或统计力学中， 概率 意味着我们对实际状况认识 程度 的陈述。 然而， 玻尔、肯纳德、玻恩 认为， 概率波 意味着对某些事情的 倾向 ，它是亚里士多德关于“ 潜能 ”的哲学槪念的定量表述，是一种抽象的 数学量 ，一种在 无限维希尔伯特空间中的波 。概率波引入了某种 介于 实际事件和事件观念之间的东西，是一种介于可能性和实在性之间的新奇的 物理实在 。

通过电子的 双缝干涉实验 发现， 探测屏 检测到 电子 的概率P(x)，并不是简单的两缝单独开启时的概率P1(x)、P2(x)之和，而是存在互相影响的 干涉项 ：

P(x)=P1(x)+P2(x)+干涉项

而对于 经典波函数 存在干涉项是很自然的，总波幅ψ(x)是两缝的波幅之和：

ψ(x)=ψ1(x)+ψ2(x)

于是可以假设 概率波函数 为：

ψ(x,t)=Ae^i(kx-ωt)

量子态叠加原理 是“ 态的叠加性 ”和“ 波函数完全描述一个微观系统的状态 ”两个 概念 的概括，表明了整个量子系统的状态空间必须是 线性空间 。

ψ=c1ψ1+c2ψ2

因为概率波是 德布罗意物质波 ，所以量子态叠加原理与经典波的线性叠加有 本质不同 。例如，同样的波函数叠加仍然描述 同一个系统 、测量会导致波包 坍缩 、每次测量得到的力学量数值都是 本征值 等等。

海森堡 于1927年给出了 不确定性原理 的论述。根据他当时的表述， 测量 这动作不可避免的 搅扰 了被测量粒子的运动状态，因此产生不确定性。后来 肯纳德 指出，位置的 不确定性 与动量的不确定性是粒子的 秉性 ，它们共同遵守某极限关系式， 与测量动作无关 。

位置的不确定性ΔX与动量的不确定性ΔP遵守 不等式 ：

ΔXΔP≥ℏ/2

关于 动量 的概率波函数Φ(p)与 位置 的波函数ψ(x)构成了 傅里叶变换对 ，标准差σ可以定量地描述位置与动量的不确定性。因为傅里叶变换对的 频域 函数与 空域 函数不能同时收缩或扩张，所以必然有误差 宽度 。数学上已经证明了傅里叶变换的空域宽度Δx和频域宽度Δy的乘积有一个 下限 ：

ΔxΔy≥1/(4π)

因此可以得到动量和位置的 关系式 ：

ΔXΔP≥h/(4π)=ℏ/2

可见不确定性原理根源于粒子的 波粒二象性 ，是一种内禀属性，蕴含着相当深刻的意义。

薛定谔方程 是量子力学最 基本 的方程，其地位与 牛顿 方程在经典力学中的地位相当。它是量子力学的一个 基本假定 ，无法从理论上证明，它的正确性也只能从 实验 检验。

当 概率波函数 ψ(x,t)确定以后，微观粒子的各种可能的测量概率都完全 确定 ，下一个核心问题就是解决量子态怎样随 时间变化 及各种情况下如何求得概率波函数。薛定谔对量子实验进行理论分析主要分 三个步骤 ：

（1）将初始实验状况 转述 成一个概率波函数。

（2）在时间过程中 追踪 概率波函数的改变。

（观测本身 不连续 地改变了波函数，需要从所有可能的事件中选出了 实际 发生的事件）

（3）系统的 测量 结果可以通过概率波函数 推算 出来。

在1626年，薛定谔终于得出该方程，揭开了量子世界的 基本规律 ：

综上所述，量子力学引人以 无限遐想 ，同样也引来 众多非议 ，尤其是近年来，“貌似”不确定性原理的一种常见的解释被实验 证伪 ，但是正如当年“不确定性原理” 创立 之时， 海森堡 自己所说， 科学 是从 信仰 开始的，或者应该说是从 幻想 开始的。这在很大程度上使得我们 坚信 ，能够 确定 地描述这个世界，而丝毫 不用牵涉 到我们自己。

量子力学 与 相对论 是20世纪物理学最重要的发展，构筑了近代物理学的 理论基础 。尽管量子论的实质尚未明确，与相对论彼此冲突，然而， 量子力学已然辉煌，风采依旧 。

J. 什么是量子化学

量子化学(quantum chemistry)是理论化学的一个分支学科，是应用量子力学的基本原理和方法研究化学问题的一门基础科学。

1927年海特勒和伦敦用量子力学基本原理讨论氢分子结构问题，说明了两个氢原子能够结合成一个稳定的氢分子的原因，并且利用相当近似的计算方法，算出其结合能。由此，使人们认识到可以用量子力学原理讨论分子结构问题，从而逐渐形成了量子化学这一分支学科。

量子化学是一门有关物质结构、组成、变化、性质的学科。它的发展可以说是日新月异，尤其是它的边缘学科或者说是它的分支学科，譬如生物化学、物理化学、晶体化学等等，令人目不暇接。就眼下炒得很热的基因工程、克隆技术以及共轭电场论等，更是令人眼花缭乱……

研究范围包括稳定和不稳定分子的结构、性能及其结构与性能之间的关系;分子与分子之间的相互作用;分子与分子之间的相互碰撞和相互反应等问题。量子化学可分基础研究和应用研究两大类，基础研究主要是寻求量子化学中的自身规律，建立量子化学的多体方法和计算方法等，多体方法包括化学键理论、密度矩阵理论和传播子理论，以及多级微扰理论、群论和图论在量子化学中的应用等。应用研究是利用量子化学方法处理化学问题，用量子化学的结果解释化学现象