哪些是量子熱學(xué)
到底是哪些機制使空腔的原子形成出所觀察到的宋體幅射能量分布，對此問題的研究引起了量子化學(xué)學(xué)的誕生。
1900年１２月１４日提出：假如空腔內(nèi)的宋體幅射和腔壁原子處于平衡，這么幅射的能量分布與腔壁原子的能量分布就應(yīng)有一種對應(yīng)。作為幅射原子的模型，假設(shè)：
（1）原子的性能和諧振子一樣，以給定的頻度v振蕩；
（2）宋體只能以E=hv為能量單位不連續(xù)的發(fā)射和吸收幅射能量，而不是象精典理論所要求的那樣可以連續(xù)的發(fā)射和吸收幅射能量。
量子熱學(xué)是研究微觀粒子（如電子、原子、分子等）運動規(guī)律的理論。原子核和固體的性質(zhì)以及其他微觀現(xiàn)象，目前已基本上能從以量子熱學(xué)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代理論中得到說明。現(xiàn)今量子熱學(xué)除了是數(shù)學(xué)學(xué)中的基礎(chǔ)理論之一，但是在物理和許多近代技術(shù)中也得到了廣泛的應(yīng)用。
上世紀末和本世紀初，數(shù)學(xué)學(xué)的研究領(lǐng)域從宏觀世界漸漸深入到微觀世界；許多新的實驗結(jié)果用精典理論已不能得到解釋。大量的實驗事實和量子論的發(fā)展，表明微觀粒子除了具有粒子性，同時還具有波動性（參見波粒二象性），微觀粒子的運動不能用一般的宏觀物體運動規(guī)律來描寫。德布羅意、薛定諤、海森堡，玻爾和狄拉克等人逐漸完善和發(fā)展了量子熱學(xué)的基本理論。應(yīng)用這理論去解決原子和分子范圍內(nèi)的問題時，得到與實驗符合的結(jié)果。因而量子熱學(xué)的構(gòu)建大大推動了原子化學(xué)。固體化學(xué)和原子核化學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，它還標(biāo)志著人們對客觀規(guī)律的認識從宏觀世界深入到了微觀世界。
量子熱學(xué)是用波函數(shù)描寫微觀粒子的運動狀態(tài)，以薛定諤多項式確定波函數(shù)的變化規(guī)律，并用算符或矩陣方式對各化學(xué)量進行估算。因而量子熱學(xué)在初期稱作為波動熱學(xué)或矩陣熱學(xué)。量子熱學(xué)的規(guī)律用于宏觀物體或質(zhì)量和能量相當(dāng)大的粒午時，也能得出精典熱學(xué)的推論。在解決原子核和基本粒子的個別問題時，量子熱學(xué)必須與狹義相對論結(jié)合上去（相對論量子熱學(xué)），并由此逐漸完善了現(xiàn)代的量子場論。
量子熱學(xué)是研究微觀粒子的運動規(guī)律的數(shù)學(xué)學(xué)分支學(xué)科，它主要研究原子、分子、凝聚態(tài)物質(zhì)，以及原子核和基本粒子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的基礎(chǔ)理論，它與相對論一起構(gòu)成了現(xiàn)代數(shù)學(xué)學(xué)的理論基礎(chǔ)。量子熱學(xué)除了是近代數(shù)學(xué)學(xué)的基礎(chǔ)理論之一，但是在物理等有關(guān)學(xué)科和許多近代技術(shù)中也得到了廣泛的應(yīng)用。
量子熱學(xué)的基本原理包括量子態(tài)的概念，運動多項式、理論概念和觀測化學(xué)量之間的對應(yīng)規(guī)則和數(shù)學(xué)原理。
在量子熱學(xué)中，一個數(shù)學(xué)體系的狀態(tài)由波函數(shù)表示，波函數(shù)的任意線性疊加一直代表體系的一種可能狀態(tài)。狀態(tài)隨時間的變化依循一個線性微分等式，該多項式預(yù)言體系的行為，數(shù)學(xué)量由滿足一定條件的、代表某種運算的算符表示；檢測處于某一狀態(tài)的數(shù)學(xué)體系的某一數(shù)學(xué)量的操作，對應(yīng)于代表該量的算符對其波函數(shù)的作用；檢測的可能取值由該算符的本征多項式?jīng)Q定，檢測的期盼值由一個包含該算符的積分多項式估算。
波函數(shù)的平方代表作為其變數(shù)的數(shù)學(xué)量出現(xiàn)的概率。按照這種基本原理并附以其他必要的假定，量子熱學(xué)可以解釋原子和亞原子的各類現(xiàn)象。
關(guān)于量子熱學(xué)的解釋涉及許多哲學(xué)問題，其核心是因果性和化學(xué)實在問題。按動熱學(xué)意義上的因果律說量子物理是什么，量子熱學(xué)的運動多項式也是因果律多項式，當(dāng)體系的某一時刻的狀態(tài)被曉得時，可以按照運動多項式預(yù)言它的未來和過去任意時刻的狀態(tài)。
但量子熱學(xué)的預(yù)言和精典化學(xué)學(xué)運動多項式(質(zhì)點運動多項式和波動多項式)的預(yù)言在性質(zhì)上是不同的。在精典化學(xué)學(xué)理論中，對一個體系的檢測不會改變它的狀態(tài)，它只有一種變化，并按運動多項式演化。因而，運動多項式對決定體系狀態(tài)的熱學(xué)量可以做出確定的預(yù)言。
但在量子熱學(xué)中，體系的狀態(tài)有兩種變化，一種是體系的狀態(tài)按運動多項式演化，這是可逆的變化；另一種是檢測改變體系狀態(tài)的不可逆變化。因而，量子熱學(xué)對決定狀態(tài)的化學(xué)量不能給出確定的預(yù)言，只能給出數(shù)學(xué)量取值的概率。在這個意義上，精典化學(xué)學(xué)因果律在微觀領(lǐng)域失效了。
據(jù)此，一些化學(xué)學(xué)家和哲學(xué)家斷定量子熱學(xué)秉持因果性，而另一些化學(xué)學(xué)家和哲學(xué)家則覺得量子熱學(xué)因果律反映的是一種新型的因果性——幾率因果性。量子熱學(xué)中代表量子態(tài)的波函數(shù)是在整個空間定義的，態(tài)的任何變化是同時在整個空間實現(xiàn)的。
20世紀70年代以來量子物理是什么，關(guān)于遠隔粒子關(guān)聯(lián)的實驗表明，類空分離的風(fēng)波存在著量子熱學(xué)預(yù)言的關(guān)聯(lián)。這些關(guān)聯(lián)是同狹義相對論關(guān)于客體之間只能以不小于光速的速率傳遞化學(xué)互相作用的觀點相矛盾的。于是，有些數(shù)學(xué)學(xué)家和哲學(xué)家為了解釋這些關(guān)聯(lián)的存在，提出在量子世界存在一種全局因果性或整體因果性，這些不同于構(gòu)建在狹義相對論基礎(chǔ)上的局域因果性，可以從整體上同時決定相關(guān)體系的行為。
量子熱學(xué)用量子態(tài)的概念表征微觀體系狀態(tài)，推進了人們對化學(xué)實在的理解。微觀體系的性質(zhì)總是在它們與其他體系，非常是觀察儀器的互相作用中表現(xiàn)下來。
量子熱學(xué)表明，微觀化學(xué)實在既不是波也不是粒子，真正的實在是量子態(tài)。真實狀態(tài)分解為隱態(tài)和顯態(tài)，是因為檢測所導(dǎo)致的，在這兒只有顯態(tài)才符合精典化學(xué)學(xué)實在的含意。微觀體系的實在性還表現(xiàn)在它的不可分離性上。量子熱學(xué)把研究對象及其所處的環(huán)境看作一個整體，它不容許把世界看成由彼此分離的、獨立的部份組成的。關(guān)于遠隔粒子關(guān)聯(lián)實驗的推論，也定量地支持了量子態(tài)不可分離性的觀點。
人們對觀察結(jié)果用精典化學(xué)學(xué)語言描述時，發(fā)覺微觀體系在不同的條件下，或主要表現(xiàn)為波動圖像，或主要表現(xiàn)為粒子行為。而量子態(tài)的概念所抒發(fā)的，則是微觀體系與儀器互相作用而形成的表現(xiàn)為波或粒子的可能性。