量子力学是描述微观物质的理论，与[相对论](https://baike.baidu.com/item/%E7%9B%B8%E5%AF%B9%E8%AE%BA?fromModule=lemma_inlink)一起被认为是现代物理学的两大基本支柱，许多物理学理论和科学如[原子物理学](https://baike.baidu.com/item/%E5%8E%9F%E5%AD%90%E7%89%A9%E7%90%86%E5%AD%A6?fromModule=lemma_inlink)、[固体物理学](https://baike.baidu.com/item/%E5%9B%BA%E4%BD%93%E7%89%A9%E7%90%86%E5%AD%A6?fromModule=lemma_inlink)、[核物理学](https://baike.baidu.com/item/%E6%A0%B8%E7%89%A9%E7%90%86%E5%AD%A6?fromModule=lemma_inlink)和[粒子物理学](https://baike.baidu.com/item/%E7%B2%92%E5%AD%90%E7%89%A9%E7%90%86%E5%AD%A6?fromModule=lemma_inlink)以及其它相关的学科都是以量子力学为基础所进行的。

 量子力学是描写原子和[亚原子](https://baike.baidu.com/item/%E4%BA%9A%E5%8E%9F%E5%AD%90?fromModule=lemma_inlink)尺度的[物理学](https://baike.baidu.com/item/%E7%89%A9%E7%90%86%E5%AD%A6?fromModule=lemma_inlink)理论 。该理论形成于20世纪初期，彻底改变了人们对物质组成成分的认识。微观世界里，粒子不是台球，而是嗡嗡跳跃的[概率云](https://baike.baidu.com/item/%E6%A6%82%E7%8E%87%E4%BA%91?fromModule=lemma_inlink)，它们不只存在一个位置，也不会从点A通过一条单一路径到达点B   。根据量子理论，粒子的行为常常像[波](https://baike.baidu.com/item/%E6%B3%A2/7467115?fromModule=lemma_inlink)，用于描述粒子行为的“波函数”预测一个粒子可能的特性，诸如它的位置和速度，而非确定的特性  。物理学中有些怪异的概念，诸如纠缠和[不确定性原理](https://baike.baidu.com/item/%E4%B8%8D%E7%A1%AE%E5%AE%9A%E6%80%A7%E5%8E%9F%E7%90%86?fromModule=lemma_inlink)，就源于量子力学  。

 19世纪末，[经典力学](https://baike.baidu.com/item/%E7%BB%8F%E5%85%B8%E5%8A%9B%E5%AD%A6?fromModule=lemma_inlink)和[经典电动力学](https://baike.baidu.com/item/%E7%BB%8F%E5%85%B8%E7%94%B5%E5%8A%A8%E5%8A%9B%E5%AD%A6?fromModule=lemma_inlink)在描述微观系统时的不足越来越明显。量子力学是在20世纪初由[马克斯·普朗克](https://baike.baidu.com/item/%E9%A9%AC%E5%85%8B%E6%96%AF%C2%B7%E6%99%AE%E6%9C%97%E5%85%8B?fromModule=lemma_inlink)、[尼尔斯·玻尔](https://baike.baidu.com/item/%E5%B0%BC%E5%B0%94%E6%96%AF%C2%B7%E7%8E%BB%E5%B0%94?fromModule=lemma_inlink)、[沃纳·海森堡](https://baike.baidu.com/item/%E6%B2%83%E7%BA%B3%C2%B7%E6%B5%B7%E6%A3%AE%E5%A0%A1?fromModule=lemma_inlink)、[埃尔温·薛定谔](https://baike.baidu.com/item/%E5%9F%83%E5%B0%94%E6%B8%A9%C2%B7%E8%96%9B%E5%AE%9A%E8%B0%94?fromModule=lemma_inlink)、[沃尔夫冈·泡利](https://baike.baidu.com/item/%E6%B2%83%E5%B0%94%E5%A4%AB%E5%86%88%C2%B7%E6%B3%A1%E5%88%A9?fromModule=lemma_inlink)、[路易·德布罗意](https://baike.baidu.com/item/%E8%B7%AF%E6%98%93%C2%B7%E5%BE%B7%E5%B8%83%E7%BD%97%E6%84%8F?fromModule=lemma_inlink)、[马克斯·玻恩](https://baike.baidu.com/item/%E9%A9%AC%E5%85%8B%E6%96%AF%C2%B7%E7%8E%BB%E6%81%A9?fromModule=lemma_inlink)、[恩里科·费米](https://baike.baidu.com/item/%E6%81%A9%E9%87%8C%E7%A7%91%C2%B7%E8%B4%B9%E7%B1%B3?fromModule=lemma_inlink)、[保罗·狄拉克](https://baike.baidu.com/item/%E4%BF%9D%E7%BD%97%C2%B7%E7%8B%84%E6%8B%89%E5%85%8B?fromModule=lemma_inlink)、[阿尔伯特·爱因斯坦](https://baike.baidu.com/item/%E9%98%BF%E5%B0%94%E4%BC%AF%E7%89%B9%C2%B7%E7%88%B1%E5%9B%A0%E6%96%AF%E5%9D%A6?fromModule=lemma_inlink)、[康普顿](https://baike.baidu.com/item/%E5%BA%B7%E6%99%AE%E9%A1%BF?fromModule=lemma_inlink)等一大批物理学家共同创立的。

 量子力学的发展革命性地改变了人们对物质的结构以及其相互作用的认识。量子力学得以解释许多现象和预言新的、无法直接想象出来的现象，这些现象后来也被非常精确的实验证明。除通过[广义相对论](https://baike.baidu.com/item/%E5%B9%BF%E4%B9%89%E7%9B%B8%E5%AF%B9%E8%AE%BA?fromModule=lemma_inlink)描写的引力外，至今所有其它物理[基本相互作用](https://baike.baidu.com/item/%E5%9F%BA%E6%9C%AC%E7%9B%B8%E4%BA%92%E4%BD%9C%E7%94%A8?fromModule=lemma_inlink)均可以在量子力学的框架内描写（[量子场论](https://baike.baidu.com/item/%E9%87%8F%E5%AD%90%E5%9C%BA%E8%AE%BA?fromModule=lemma_inlink)）。

 量子力学并没有支持[自由意志](https://baike.baidu.com/item/%E8%87%AA%E7%94%B1%E6%84%8F%E5%BF%97?fromModule=lemma_inlink)，只是于微观世界物质具有[概率波](https://baike.baidu.com/item/%E6%A6%82%E7%8E%87%E6%B3%A2?fromModule=lemma_inlink)等存在[不确定性](https://baike.baidu.com/item/%E4%B8%8D%E7%A1%AE%E5%AE%9A%E6%80%A7?fromModule=lemma_inlink)，不过其依然具有稳定的[客观规律](https://baike.baidu.com/item/%E5%AE%A2%E8%A7%82%E8%A7%84%E5%BE%8B?fromModule=lemma_inlink)，不以人的意志为转移，否认[宿命论](https://baike.baidu.com/item/%E5%AE%BF%E5%91%BD%E8%AE%BA?fromModule=lemma_inlink)。第一，这种微观尺度上的随机性和通常意义下的宏观尺度之间仍然有着难以逾越的距离；第二，这种随机性是否不可约简难以证明，事物是由各自独立演化所组合的多样性整体，[偶然性](https://baike.baidu.com/item/%E5%81%B6%E7%84%B6%E6%80%A7?fromModule=lemma_inlink)与[必然性](https://baike.baidu.com/item/%E5%BF%85%E7%84%B6%E6%80%A7?fromModule=lemma_inlink)存在[辩证关系](https://baike.baidu.com/item/%E8%BE%A9%E8%AF%81%E5%85%B3%E7%B3%BB?fromModule=lemma_inlink)。自然界是否真有随机性还是一个悬而未决的问题，对这个鸿沟起决定作用的就是[普朗克常数](https://baike.baidu.com/item/%E6%99%AE%E6%9C%97%E5%85%8B%E5%B8%B8%E6%95%B0?fromModule=lemma_inlink)，统计学中的许多[随机事件](https://baike.baidu.com/item/%E9%9A%8F%E6%9C%BA%E4%BA%8B%E4%BB%B6?fromModule=lemma_inlink)的例子，严格说来实为决定性的。

 在量子力学中，一个物理体系的状态由[波函数](https://baike.baidu.com/item/%E6%B3%A2%E5%87%BD%E6%95%B0?fromModule=lemma_inlink)表示，波函数的任意[线性](https://baike.baidu.com/item/%E7%BA%BF%E6%80%A7?fromModule=lemma_inlink)叠加仍然代表体系的一种可能状态。对应于代表该量的[算符](https://baike.baidu.com/item/%E7%AE%97%E7%AC%A6?fromModule=lemma_inlink)对其波函数的作用；波函数的模平方代表作为其变量的[物理量](https://baike.baidu.com/item/%E7%89%A9%E7%90%86%E9%87%8F?fromModule=lemma_inlink)出现的[概率密度](https://baike.baidu.com/item/%E6%A6%82%E7%8E%87%E5%AF%86%E5%BA%A6/7480911?fromModule=lemma_inlink)。

 量子力学是在[旧量子论](https://baike.baidu.com/item/%E6%97%A7%E9%87%8F%E5%AD%90%E8%AE%BA?fromModule=lemma_inlink)的基础上发展起来的。旧量子论包括[普朗克](https://baike.baidu.com/item/%E6%99%AE%E6%9C%97%E5%85%8B/2173?fromModule=lemma_inlink)的量子假说、[爱因斯坦](https://baike.baidu.com/item/%E7%88%B1%E5%9B%A0%E6%96%AF%E5%9D%A6?fromModule=lemma_inlink)的光量子理论和[玻尔](https://baike.baidu.com/item/%E7%8E%BB%E5%B0%94?fromModule=lemma_inlink)的原子理论。

 1900年，[普朗克](https://baike.baidu.com/item/%E6%99%AE%E6%9C%97%E5%85%8B/2173?fromModule=lemma_inlink)提出辐射量子假说，假定[电磁场](https://baike.baidu.com/item/%E7%94%B5%E7%A3%81%E5%9C%BA?fromModule=lemma_inlink)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](https://baike.baidu.com/item/%E6%99%AE%E6%9C%97%E5%85%8B%E5%B8%B8%E6%95%B0?fromModule=lemma_inlink)，从而得出[普朗克公式](https://baike.baidu.com/item/%E6%99%AE%E6%9C%97%E5%85%8B%E5%85%AC%E5%BC%8F?fromModule=lemma_inlink)，正确地给出了[黑体辐射](https://baike.baidu.com/item/%E9%BB%91%E4%BD%93%E8%BE%90%E5%B0%84?fromModule=lemma_inlink)能量分布。

 1905年，爱因斯坦引进[光量子](https://baike.baidu.com/item/%E5%85%89%E9%87%8F%E5%AD%90?fromModule=lemma_inlink)（[光子](https://baike.baidu.com/item/%E5%85%89%E5%AD%90?fromModule=lemma_inlink)）的概念，并给出了光子的能量、[动量](https://baike.baidu.com/item/%E5%8A%A8%E9%87%8F?fromModule=lemma_inlink)与辐射的频率和波长的关系，成功地解释了[光电效应](https://baike.baidu.com/item/%E5%85%89%E7%94%B5%E6%95%88%E5%BA%94?fromModule=lemma_inlink)。其后，他又提出固体的振动能量也是[量子化](https://baike.baidu.com/item/%E9%87%8F%E5%AD%90%E5%8C%96?fromModule=lemma_inlink)的，从而解释了低温下[固体比热](https://baike.baidu.com/item/%E5%9B%BA%E4%BD%93%E6%AF%94%E7%83%AD?fromModule=lemma_inlink)问题。

 1913年，玻尔在[卢瑟福](https://baike.baidu.com/item/%E5%8D%A2%E7%91%9F%E7%A6%8F?fromModule=lemma_inlink)原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，在轨道上运动时候电子既不吸收能量，也不放出能量。原子具有确定的能量，它所处的这种状态叫“[定态](https://baike.baidu.com/item/%E5%AE%9A%E6%80%81?fromModule=lemma_inlink)”，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，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](https://baike.baidu.com/item/%E5%BE%B7%E5%B8%83%E7%BD%97%E6%84%8F?fromModule=lemma_inlink)于1923年提出了[物质波](https://baike.baidu.com/item/%E7%89%A9%E8%B4%A8%E6%B3%A2?fromModule=lemma_inlink)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](https://baike.baidu.com/item/%E5%BE%B7%E5%B8%83%E7%BD%97%E6%84%8F%E6%B3%A2?fromModule=lemma_inlink)。