在115年前的明天（1906年12月14日），美國知名化學(xué)學(xué)家馬克斯·卡爾·恩斯特·路德維希·普朗克（MaxKarlErnst）首創(chuàng)“量子論”。
19世紀(jì)末，人們用精典數(shù)學(xué)學(xué)解釋宋體幅射實(shí)驗(yàn)的時侯，出現(xiàn)了知名的所謂“紫外災(zāi)難”。
▲“紫外災(zāi)難”圖源網(wǎng)路
1896年，英國帝國化學(xué)技術(shù)研究所（由亥姆霍茲領(lǐng)導(dǎo)）的研究人員維恩（Wien）從熱力學(xué)角度推導(dǎo)入半經(jīng)驗(yàn)的宋體幅射公式，稱為“維恩近似”，即。但在1897年，這一公式就被兩位化學(xué)學(xué)家盧梅爾（Otto）和普林舍姆（Ernst）用精確的實(shí)驗(yàn)否認(rèn)：該公式僅適用于短波段，而長波段與實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不一致。不久后，美國另一位化學(xué)學(xué)家金斯（J.H.Jeans）改進(jìn)了這個公式，即“瑞利-金斯公式”，即。而且美國實(shí)驗(yàn)化學(xué)學(xué)家魯本斯（H.）等人通過實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，該公式只在長波段比較適用，在短波段與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相距甚遠(yuǎn)。所以，無論是“維恩近似”還是“瑞利-金斯公式”，只要當(dāng)兩個公式換到不適用的頻度時，才會形成與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完全不符的現(xiàn)象。尤其是維恩公式在低頻段的紫外線幅射實(shí)驗(yàn)中，數(shù)據(jù)差別離譜。這些奇怪的現(xiàn)象后被德國化學(xué)學(xué)家埃倫菲斯特（Paul）稱為“紫外災(zāi)難”。
▲馬克斯·卡爾·恩斯特·路德維希·普朗克
（MaxKarlErnst）
日本知名化學(xué)學(xué)家
量子熱學(xué)的重要創(chuàng)始人之一
1918年諾貝爾化學(xué)學(xué)獎獲得者
從1896年開始，普朗克（MaxKarlErnst）對熱幅射進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。他經(jīng)過幾年堅(jiān)苦努力，總算導(dǎo)入了一個和實(shí)驗(yàn)相符的公式。
他于1900年10月上旬在《德國化學(xué)學(xué)會通報》上發(fā)表一篇題目是《論維恩波譜多項(xiàng)式的建立》的論文，第一次提出了宋體幅射公式。1906年12月14日，在美國數(shù)學(xué)學(xué)會的會議上，普朗克作了《論正常波譜中的能量分布》的報告。在這份報告中，他興奮地闡明了自己最驚人的發(fā)覺。他說，為了從理論上得出正確的幅射公式，必須假設(shè)物質(zhì)幅射（或吸收）的能量不是連續(xù)地、而是一份一份地進(jìn)行的，只能取某個最小數(shù)值的整數(shù)倍。他覺得，宋體幅射是一個最小的能量整數(shù)倍跳躍式的變化，這個最小單位的能量被命名為“能量子”。量子（）在拉丁文里是“分立的部份”或“數(shù)量”的意思。假如用E代表“能量子”，就可列舉公式：E=hν。其中ν是頻度，普朗克當(dāng)時把h稱作基本作用量子，后來被命名為普朗克常數(shù)（其值為6.625×10-34焦耳·秒），它標(biāo)志著化學(xué)學(xué)從“經(jīng)典幼蟲”變成“現(xiàn)代蝴蝶”，后來這三天也被人們也稱量子化學(xué)學(xué)誕生的日子。
▲普朗克與愛因斯坦圖源網(wǎng)路
知名的普朗克公式，對化學(xué)學(xué)形成了深遠(yuǎn)的影響，成為量子論誕生和新數(shù)學(xué)學(xué)革命宣告開始的重大時刻。也正因這一發(fā)覺，普朗克獲得了1918年諾貝爾化學(xué)學(xué)獎。同時，遭到量子理論的影響的愛因斯坦也在5年后提出了狹義相對論。在這之中，重要的光量子假說，便來自量子理論。
為記念這一重要時刻，明天世圖君為你們推薦18種世圖科技量子化學(xué)系列精典。
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本期為您推薦“量子化學(xué)”系列
（共18種）
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《現(xiàn)代量子熱學(xué)第2版》一書的主體部份是華裔法籍理論粒子化學(xué)學(xué)家J.J.的新作，1994年在段三復(fù)院士的推進(jìn)下將其修訂出版。本書一經(jīng)出版就在諸多量子熱學(xué)的教材中脫穎而出，被國外外的許多院校相當(dāng)普遍地采用。
由于本書是為學(xué)過初等或高等量子力學(xué)的一年級研究生撰寫的，所以沒有提供量子熱學(xué)總論內(nèi)容，但要求讀者具備一定的求解時間相關(guān)和時間無關(guān)波動多項(xiàng)式的能力。作為求解一維透射反射問題的必備能力，使用本書的中學(xué)生應(yīng)熟悉高斯波包在無力場區(qū)域隨時間演進(jìn)的知識，還應(yīng)當(dāng)曉得一些能量本征函數(shù)和能量本征值的通常性質(zhì)。
《海森堡量子化學(xué)原理》是量子理論的一本精典專著，書中闡釋了量子理論的數(shù)學(xué)意義，非常注重于粒子圖象和波動圖象的等價性量子物理基礎(chǔ)公式，討論了測不準(zhǔn)原理對統(tǒng)一這兩種圖象的意義和必要性，有不少內(nèi)容是海森堡獨(dú)特的看法，非常是對奧斯陸學(xué)派的觀點(diǎn)和思想作了完整闡述。本書是這一學(xué)派的一本代表作，它對我們了解量子理論的發(fā)展歷史很有參考價值。雖然如今量子化學(xué)已有了更深入的發(fā)展，但海森堡作為量子熱學(xué)創(chuàng)始人在本書中所探討的一些觀點(diǎn)和內(nèi)容，對我們加深對量子理論的理解仍有極高的價值。
《量子熱學(xué)》闡釋量子熱學(xué)的誕生、波函數(shù)與薛定諤多項(xiàng)式、一維定態(tài)問題、力學(xué)量用算符表示、力學(xué)量隨時間的演進(jìn)與對稱性、中心力場、粒子在電磁場中的運(yùn)動、表象變換與量子熱學(xué)的矩陣方式、自旋、力學(xué)量本征值的代數(shù)解法、束縛定態(tài)微擾論、量子躍遷、散射理論、其他近似方式等內(nèi)容。
《量子熱學(xué)》一書作者B.C.里德是烏克蘭德克薩斯州艾爾馬大學(xué)的數(shù)學(xué)系院長，多年來仍然給學(xué)院專科低年級到高年級中學(xué)生講授波譜化學(xué)學(xué)和量子熱學(xué)等多門課程，發(fā)表論文90余篇，教學(xué)經(jīng)驗(yàn)十分豐富。
現(xiàn)今，量子熱學(xué)是一個飽含生機(jī)的學(xué)科，量子熱學(xué)及其應(yīng)用構(gòu)成了實(shí)驗(yàn)化學(xué)學(xué)和理論化學(xué)學(xué)核心。《量子熱學(xué)》是一部可供學(xué)院大專生用的教科書，書中的理論闡述獨(dú)特巧妙，全面論述了量子熱學(xué)的各個方面，并深入介紹了紋波振蕩器、勢壘穿透、氫原子等內(nèi)容。書中大量的應(yīng)用實(shí)例和習(xí)題可以幫助中學(xué)生鞏固所學(xué)知識。
《量子熱學(xué)基礎(chǔ)》一書的作者是德國維思學(xué)院（）化學(xué)系院長R.布盧梅爾。
量子計算機(jī)是21世紀(jì)量子信息技術(shù)的革命性產(chǎn)物。本書是一部為大專生或研究生提供的現(xiàn)代量子化學(xué)學(xué)和量子熱學(xué)基礎(chǔ)教程。本書從光量子到量子計算機(jī)推動讀者首先步入量子熱學(xué)的誘人世界，因而深入研究了量子信息和量子估算，最后用一整章介紹了量子技術(shù)的未來。本書堪稱一本著重介紹“量子”的現(xiàn)代應(yīng)用教科書。
目次：EPR悖論；糾纏；隱型傳態(tài)；Bell’定理；量子估算和用量子計算機(jī)破碼；光量子；波-粒子的二元性；量子熱學(xué)構(gòu)架；量度；無交互作用的量度；EPR悖論；量子信息；量子估算；精典密碼學(xué)；量子因式；離子阱量子計算機(jī)；展望。
《高等量子力學(xué)第4版》探討了非相對論多粒子系統(tǒng)、相對論波多項(xiàng)式和相對論量子場論，為更深層次學(xué)習(xí)固態(tài)化學(xué)學(xué)、核化學(xué)和基本粒子化學(xué)學(xué)奠定了基礎(chǔ)。本書擴(kuò)充和填補(bǔ)了作者的《量子熱學(xué)入門》一書，降低了不少新的材料并在內(nèi)容上做了許多更新，在圖表的展示上也達(dá)到了格式統(tǒng)一，使讀者在閱讀學(xué)習(xí)時更容易理解。
本書主要分為三個部份。第一部份主要內(nèi)容：非相對論多粒子系統(tǒng)：二次量子化；1/2旋轉(zhuǎn)費(fèi)米子；波骰子；相關(guān)函數(shù)、散射和響應(yīng)。第二部份主要內(nèi)容：相對論波多項(xiàng)式：相對論波多項(xiàng)式及其衍生；變換和dirac多項(xiàng)式協(xié)殘差；軌道角動量和旋轉(zhuǎn)；勢能；foldy-變換和相對論修正；dirac多項(xiàng)式解的物理解釋；dirac多項(xiàng)式的對稱和更多性質(zhì)。第三部份主要內(nèi)容：相對場：相對場的量子化；自由場；放射場的量子化；互相場、量子電動熱學(xué)。
雖然量子化學(xué)思想在現(xiàn)代物理的許多領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，并且針對物理家的量子熱學(xué)書卻幾乎沒有。《數(shù)學(xué)家用的量子理論》一書用物理家熟悉的語言介紹了量子熱學(xué)的主要思想。因?yàn)楸緯脮挼恼Z氣來述說例如用空間法研究量子理論、一維空間的薛定諤多項(xiàng)式、有界無界自伴算子的譜定律、Ston-von定律、--迫近、李群和李代數(shù)目子力學(xué)中的作用等知識，所以即使是接觸化學(xué)學(xué)較少的讀者也會有較好的閱讀體驗(yàn)。
《量子場論概論》是化學(xué)學(xué)的一本研究生教材，也是一本超級流行的精典專著，內(nèi)容涵括相對論量子熱學(xué)、量子電動熱學(xué)和費(fèi)曼圖。作者通過悉心設(shè)計的事例，說明了這種課目的技術(shù)方面，并直觀地解釋了物理背后發(fā)生的事情，因而使這門課便于理解。
本書在介紹量子電動熱學(xué)的基礎(chǔ)上，還討論了重正化理論及其與統(tǒng)計熱學(xué)的關(guān)系，并引入了重正化群。這一討論為理解基本粒子及其互相作用的化學(xué)原理，也為規(guī)范場理論的描述奠定了基礎(chǔ)。讀者對象：數(shù)學(xué)學(xué)專業(yè)的研究生及班主任。
《相對論量子熱學(xué)》是一部典型的教科書，構(gòu)架清晰有序。每節(jié)前有簡略概述，每章有習(xí)題及其解答。全書分為3大章，前兩章闡述了Klein-和Dirac理論等，第3章討論了相對論散射過程，費(fèi)曼法則等內(nèi)容。
本書目次：0度載流子粒子相對論描述：Klein-等式；對稱變換；Klein-理論的單粒子解釋；Klein-理論的非相對論近似；簡單單粒子體系；1/2度載流子粒子相對論描述：Dirac多項(xiàng)式；對稱轉(zhuǎn)換；Dirac理論單粒子解釋；Dirac理論的非相對論近似；簡單單粒子系統(tǒng)。相對論散射理論：非相對論散射理論綜述；1/2載流子粒子散射；1/2旋散射過程；高階校準(zhǔn)等。
《量子場論第1卷》《量子場論第2卷》《量子場論第3卷》作為諾貝爾化學(xué)學(xué)獎得主溫伯格院士的專著，是量子場論領(lǐng)域最具權(quán)威性的一本書，也是這一領(lǐng)域優(yōu)秀的一部研究生教材。本書給出了有關(guān)量子場論系統(tǒng)且全面的闡述，其中的一些內(nèi)容在其他同類書中未曾看見過。書中的范圍擴(kuò)充到了電子量子電動熱學(xué)基本粒子化學(xué)和核化學(xué)。據(jù)悉，本書每章末尾都有習(xí)題和參考文獻(xiàn)。
在現(xiàn)代數(shù)學(xué)學(xué)中，量子場論是功能異常強(qiáng)悍、用途非常廣泛的理論工具。它的特征是通過大量的語文估算定量地描畫化學(xué)現(xiàn)象。
《量子場論》一書詳盡介紹量子場論方式，讀者只須要把握基本的量子熱學(xué)和狹義相對論的相關(guān)知識才能看懂。作者從簡單例子引出現(xiàn)象背后的深刻化學(xué)概念，利于讀者理解；從不同歷史時期的精典成果提到現(xiàn)代議程，以便讀者把握。全書層次分明，循序漸進(jìn)。本書在內(nèi)容編排上做了模塊化處理，每章自成系統(tǒng)，對必要的預(yù)備知識都做了詳盡的說明，讀者可以按照自己的興趣通讀相關(guān)的章節(jié)。
對于理論化學(xué)和粒子化學(xué)專業(yè)的研究生來說，本書是十分理想的教材，對其它相關(guān)領(lǐng)域的研究人員也是十分好的參考讀物。
《量子場論第2版》是一本特別好的量子場論的入門書。本書自1985年第1版出版后，廣受好評，第2版在初版的基礎(chǔ)上作了補(bǔ)充，降低了“超對稱”一章，書中給出了量子場論的概念和技巧的最新介紹。本書適用于理論化學(xué)學(xué)專業(yè)的學(xué)院生、研究生和對量子場論的研究感興趣的所有讀者。
目次：粒子化學(xué)學(xué)概要；單粒子相對論波多項(xiàng)式；拉格朗日敘述，對稱和規(guī)范場；正則量子化和粒子解釋；路徑積分和量子熱學(xué)；路徑積分量子化和費(fèi)恩曼規(guī)則：標(biāo)量場和旋量場；路徑積分量子化：規(guī)范場；自發(fā)對稱破缺和-Salam模型；重正化；場論中的拓?fù)湔n題；超對稱。
《量子場化學(xué)學(xué)》根據(jù)作者在日本蒙牛諾斯學(xué)院的講課課件編繪而成，是一部出眾的教科書。書中簡明介紹了量子場論和多體化學(xué)，注重介紹量子場論方式在匯聚態(tài)化學(xué)中應(yīng)用。作者依據(jù)自己的講課經(jīng)驗(yàn)，將大多數(shù)中學(xué)生倍感困難的概念在本書中講解得透徹易懂，他指出數(shù)學(xué)內(nèi)涵，重視不同概念之間的聯(lián)系。
本書講解簡單明了，推論詳盡，圖示清楚，便于理解。本書第一部份講解量子場論的基礎(chǔ)知識和相關(guān)論題，比如Klein-多項(xiàng)式、狄拉克多項(xiàng)式、費(fèi)米二氧化碳、費(fèi)米液體和Bose匯聚等。第二部份介紹費(fèi)曼路徑積分，這既是費(fèi)曼規(guī)則和Ward方程的基礎(chǔ)，又是理解重整化技巧和臨界現(xiàn)象之間內(nèi)在聯(lián)系的必要手段。本書適用于理論化學(xué)、凝聚態(tài)化學(xué)和場論等專業(yè)的高年級大專生、研究生和相關(guān)專業(yè)的科研人員。
目次：離散系統(tǒng)；相對論標(biāo)量場；微擾論；費(fèi)曼規(guī)則；圈圖、幺正性和解析性；方式理論；費(fèi)米子；量子電動熱學(xué)；固體中的電子；非相對論玻骰子；有限氣溫；路徑積分；泛函方式；費(fèi)米子的路徑積分；格點(diǎn)場論；重整化群；場和重整化；大N擴(kuò)張；附表：A：相對論態(tài)的歸一化；B：通常對易子；C：維數(shù)正規(guī)化；D：旋量和六分儀原理；E：不定測度；F：聲子和動量；G：量子熱學(xué)中的導(dǎo)數(shù)；索引。
《費(fèi)恩曼圖》是一本通過費(fèi)曼規(guī)則與估算的方式來學(xué)習(xí)量子場論的簡史量子物理基礎(chǔ)公式，旨在于幫助讀者理解現(xiàn)今場論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是哪些，并揭示費(fèi)曼規(guī)則的數(shù)學(xué)內(nèi)涵，以及它們的適用領(lǐng)域。本書首先簡略回顧了愛因斯坦相對論中對場論非常重要的一些內(nèi)容，之后深入講解自由粒子、相互作用場和帶載流子粒子的相對論量子熱學(xué)。其他章節(jié)包含關(guān)于重整化、有質(zhì)量和無質(zhì)量矢量場和幺正性的內(nèi)容，最后一章則討論了量子電動熱學(xué)的論據(jù)。本書可供正在學(xué)習(xí)粒子化學(xué)學(xué)或量子場論課程的研究生使用，也可供需用到費(fèi)曼圖和費(fèi)曼規(guī)則的科研人員作參考書。
《從狹義相對論到費(fèi)恩曼圖》一書彌補(bǔ)了精典量子熱學(xué)和相對量子熱學(xué)及場論之間的空白。重點(diǎn)述說了現(xiàn)代理論化學(xué)學(xué)中的對稱性作用。因而該書十分適宜于對基本粒子化學(xué)和相對論的現(xiàn)代發(fā)展較深層次的知識有興趣的中學(xué)生的閱讀，雖然她們不是這個研究領(lǐng)域的。本書不僅適宜實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用化學(xué)學(xué)家閱讀外，針對未來匯聚態(tài)場論方式、加速器化學(xué)以及這些須要先進(jìn)的、復(fù)雜的理論化學(xué)背景的現(xiàn)代技術(shù)領(lǐng)域的科研活動而言，還適宜這些須要了解高能化學(xué)的先進(jìn)理論的工程師。
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