基礎與經典危機

舊量子論

舊量子論是物理學家在大約 1900 年到 1925 年之間所用的一套鬆散的想法與規則的集合——其時普朗克的量子已經誕生,而量子力學的完整機器尚未存在。它與其說是一套單一自洽的理論,不如說是一塊拼布:在經典力學上手工嫁接額外的量子化條件,強迫某些量,如能量或角動量,只取離散的數值。

它的幾座豐碑是普朗克的黑體定律、愛因斯坦的光子、波耳的氫原子模型,以及把量子化推廣到更一般軌道的波耳—索末菲規則。這些成功是真切而重要的,有一陣子它們作出了出色的預言。但這套辦法靠的是直覺與類比,逐案選擇要把哪個量量子化,而非出自任何深層的根本原理。

面對多電子原子、譜線的強度,以及它根本解不出的氦原子,它的裂縫便清楚地顯現了。舊量子論是一座精彩的腳手架,對於搭建真正的大廈不可或缺,卻注定在大廈立起後被拆除。真正的理論在 1925 至 1926 年隨海森堡的矩陣力學與薛丁格的波動力學到來,它們推導出了舊理論僅僅強加上去的那種量子化。

classical orbits + hand-imposed quantization rules (1900–1925)

一塊由巧妙補丁拼成的布——精彩,卻在 1925 至 1926 年被真正的量子力學取代。

事後把舊量子論說成幼稚很容易,但它那些零碎的規則引導了一代人,並徑直指向了真正的理論。這裡把某物稱作「舊」,標記的是進步的一個階段,而非一個錯誤。

又稱
Bohr–Sommerfeld theoryold quantum mechanics旧量子理论玻尔—索末菲理论