量子力學/量子力學導論
在20世紀初之前，科學家們使用經典力學，或稱牛頓物理學來描述我們今天所見到的宏觀世界。問題是，到了20世紀，物理學家開始注意到，當我們深入到更小的尺度，也就是原子和鍵合的尺度時，經典力學不再適用，粒子也無法用他們所熟悉的規則和系統來描述。因此，人們迫切需要一個新的系統，能夠準確地預測涉及埃級尺度物體的實驗結果。發展新系統的目標不是取代經典力學，而是對其進行補充。事實上，新系統需要在擴充套件到足夠大的尺度時“變成”經典力學。這個新系統被稱為量子力學，而量子力學需要變成經典力學，反之亦然（取決於實驗的尺度）的必要性，正式被稱為對應原理。
關於量子力學，難以接受的一點是，在考慮像電子這樣的粒子時，你不再能測量在經典力學中看起來微不足道的東西：位置。電子的位置無法精確地知道，你只能知道電子可能在某個地方的機率。與量子力學測量相關的這種不確定性在描述物體的系統中得到了說明。在量子力學中，給定系統的狀態由一個波來描述。你想要從粒子中提取的所有資訊都可以從波函式中提取出來。波函式的一個重要特徵是疊加原理，它指出波函式可以寫成多個波函式的線性組合。從概念上講，這意味著狀態函式等於所有可能狀態機率的總和。例如，在電子的位置情況下，它的位置可以用它可能在的所有位置的可能性之和來描述。
在物理學中，可觀測量是指你可以在系統中明確測量的任何東西，比如能量、位置、動量、速度等等。在經典力學中，這些可觀測量可以同時知道，測量精度取決於用來進行測量的儀器。對量子力學系統進行測量相當於將疊加波函式系統坍縮到單個波函式。在量子力學的情況下，一次只能知道某些可觀測量，有些可觀測量永遠不能同時知道。例如，量子力學系統中粒子的位置和動量不能同時知道。這是因為，如果你要測量位置，例如，然後測量動量，然後再測量位置，你將不會得到之前測量的位置值，這是因為測量動量擾動了系統，導致描述位置的波函式返回到其疊加狀態。
經典地，人們觀察到能量取決於強度（振幅）。這導致了紫外災難，它描述了低波長下的黑體，預測發射的輻射將趨於無窮大。這並沒有觀察到；相反，人們透過實驗發現，能量只能以與頻率成正比的離散能量包的形式發射。
光電效應是指當光能照射到金屬片時觀察到的現象，即電子被射出。再次，經典的能量依賴於強度的信念沒有在實驗中得到觀察。根據經典力學預測，射出電子的能量將取決於射向金屬片的的光子的強度。然而，人們觀察到，射出電子的動能與強度無關，而與光的頻率有關。
經典地，人們觀察到波在遇到小開口或障礙物時會發生衍射。在一個特定的波相關實驗中，允許波在空間中傳播，直到它遇到兩個小縫，結果是可以很容易觀察到的衍射圖案。雙縫衍射圖案是透過實驗觀察到的，因為波的相消干涉和相長干涉。如果用粒子進行這個實驗，邏輯上的假設是粒子會穿過其中一個縫隙。有趣的是，人們用電子（粒子）觀察到了雙縫衍射圖案，這種圖案看起來就像用波觀察到的圖案一樣。結果表明，粒子必須同時穿過兩個縫隙，就像波一樣。事實證明，實際上是疊加波函式的成分發生了相互作用，導致了衍射圖案。
在觀察到的原子光譜的情況下，人們經典地認為原子中的電子會不斷地損失能量，而光的頻率會不斷地增加。事實並非如此，相反，從原子中發射的光只能以離散能量包的形式發射，每個能量包都有自己的窄頻率分佈。
- « 量子力學 » 在網站standford.edu上
- « 量子力學 » 在pbs.org上
- « 黑體輻射 » 在hyperphysics.edu上
- « 光電效應 » 在colorado.edu上
- « 雙縫實驗 » 在abyss.uoregon.edu上