量子世界/重病

普朗克

量子力學最初是為了解決一些經典物理學（後來被稱為經典物理學）的重大失敗而採取的權宜之計。

1900年，馬克斯·普朗克發現了完美描述熾熱物體光譜的定律。普朗克輻射公式與當時的物理學理論相悖。（如果經典物理學是正確的，當你看著爐子的燃燒器時，你會被紫外線灼傷眼睛，也就是所謂的紫外災變。）最初，它只是一個對資料的擬合，“一個幸運的插值公式猜測”，正如普朗克本人所說的那樣。僅僅幾周後，它就意味著電磁輻射發射能量的量子化：輻射量子的能量$~E~$與輻射的頻率$\nu$成正比，比例常數是普朗克常數 $~h~$

$~E=h\nu ~$.

當然，我們可以使用角頻率 $~\omega =2\pi \nu ~$代替$\nu$。引入約化普朗克常數$~\hbar =h/2\pi ~$，那麼我們就有了

$E=\hbar \omega$.

該理論在所有溫度下都有效，並有助於解釋黑體的輻射。

盧瑟福

1911年，歐內斯特·盧瑟福根據蓋革和馬斯登的實驗提出了原子模型。蓋革和馬斯登將一束α粒子射向一片薄金箔。大多數粒子如預期的那樣穿過金箔，但大約8000個粒子中有一個彈了回來，彷彿它遇到了一個更重的物體。用盧瑟福自己的話說，這就像你用一門15英寸的加農炮向一張薄紙射擊，結果它反彈回來擊中了你。在分析了蓋革和馬斯登收集的資料後，盧瑟福得出結論，原子核（包含了原子質量的99.9%以上）的直徑小於整個原子的0.01%。他認為原子是球形的，原子電子繞著原子核執行，就像行星繞著恆星執行一樣。他計算出電子的質量是α粒子的1/7000。盧瑟福的原子模型也被稱為核模型。

電子像行星繞恆星執行那樣繞著原子核執行的問題是，經典電磁理論要求執行的電子會輻射出能量，並在大約0.5×10^-10秒內螺旋進入原子核。這是物理學史上最嚴重的定量失敗，低估了氫原子的壽命至少40個數量級！（這個數字是基於對質子壽命的實驗確定下限得出的。）