量子力学对科技发展的影响

2025-04-05 05:48:56

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回答1：

很多作用，说实话，很简单一个例子就是1982年，IBM瑞士苏黎士实验室的葛·宾尼(Gerd Binning)和海•罗雷尔(Heinrich Rohrer)根据量子力学原理研制出世界上第一台扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscope，简称STM）．STM使人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物化性质，在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中有着重大的意义和广泛的应用前景，被国际科学界公认为80年代世界十大科技成就之一．为表彰STM的发明者们对科学研究的杰出贡献，1986年宾尼和罗雷尔被授予诺贝尔物理学奖．与其它表面分析技术相比，STM具有如下独特的优点： 1．具有原子级高分辨率，STM在平行和垂直于样品表面方向的分辨率分别可达0.1nm和0.01nm，即可以分辨出单个原子． 2．可实时再现样品表面的三维图象，用于对表面结构的研究及表面扩散等动态过程的研究． 3．可以观察单个原子层的局部表面结构，因而可直接观察到表面缺陷、表面重构、表面吸附体的形态和位置． 4．可在真空、大气、常温等不同环境下工作，样品甚至可浸在水和其它溶液中．不需要特别的制样技术并且探测过程对样品无损伤．这些特点特别适用于研究生物样品和在不同实验条件下对样品表面的评价，例如对于多相催化机理、超导机制、电化学反应过程中电极表面变化的监测等． 5．配合扫描隧道谱（STS）可以得到有关表面电子结构的信息，例如表面不同层次的态密度、表面电子阱、电荷密度波、表面势垒的变化和能隙结构等． 6．利用STM针尖，可实现对原子和分子的移动和操纵，这为纳米科技的全面发展奠定了基础． STM也存在因本身的工作方式所造成的局限性．STM所观察的样品必须具有一定的导电性，因此它只能直接观察导体和半导体的表面结构，对于非导电材料，必须在其表面覆盖一层导电膜，但导电膜的粒度和均匀性等问题会*图象对真实表面的分辨率．然而，有许多感兴趣的研究对象是不导电的，这就*了STM应用．另外，即使对于导电样品，STM观察到的是对应于表面费米能级处的态密度，如果样品表面原子种类不同，或样品表面吸附有原子、分子时，即当样品表面存在非单一电子态时，STM得到的并不是真实的表面形貌，而是表面形貌和表面电子性质的综合结果．
量子技术即为利用量子理论形成新事物，改变现有事物功能、性能的方法。量子技术包括这三类要知素：量子经验性要素、量子实体性要素和量子知识性要素。量子经验性要素表明量子技术的使用也需要有人的经验的积累，但它并不构成量子技术的主道要性要回素，这一要素的作用可以忽略。量子实体性要素是量子知识性要素的载体，表现为量子技术人工物（量子技术客体）。量子知识性要素主要是指量子技术是量子力学和量子信息论等量子理论的应用。没有量子理论就不可能有量子技术，也不可能凭宏观的技术经验发明出量子技术人工物。答
量子信息技术更是量子理论的产物。因此，量子技术必定是量子理论的应用

回答2：

量子力学在我看来很完美解释了一些近代科学实验中出现的现象。这是经典力学无法解释通的。这是其一。
量子力学对微观世界的认识，在现代社会引起很多方面的发展。我了解的医学上用的核磁共振成像技术就是根据量子理论而产生的。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。
理论意义就是说可以作为实验指导，有预见性。
量子力学是二十世纪初与相对论并驾齐驱最伟大的两个理论体系之一。它的建立耗时几十载，至今仍在进一步完善之中。

量子力学设计的问题之广也是其他理论所望尘莫及的，整个微观领域都有它的踪影，有些宏观领域如超导、超流、半导体导电行为、宏观量子隧道效应等也都需要量子理论的解释。量子力学已成为现代物理学的基础之一。

然而量子理论也是建立在前人大量的工作基础之上的，其中主要的贡献者有大家熟悉的普朗克、爱因斯坦、尼尔斯·波尔和德布罗意等。

对量子力学作出卓越贡献的科学家们

前期工作

早在十九世纪末，经典的物理学基础已经被物理学家所建立。当时的力学方面有包含牛顿力学的分析力学，电磁方面有麦克斯韦方程组，热学方面热力学三大定律，物理学家们普遍存在着乐观的感觉，认为对于物理现象已经有了基本和全面的认识。

然而在新世纪之初，W·汤姆逊即开尔文爵士在一次“十九世纪的乌云笼罩这热和光的动力学理论”的报告却引起了整个物理理论的变革。首先便是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。接着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年提出了物质波这一概念。认为一切微观粒子均伴随着一个波，这就是所谓的德布罗意波。

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