如果要评选20世纪物理学最伟大的成就，量子力学可以毫无争议地进入榜单。

量子力学（quantum mechanics）是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支，与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱。然而，这个理论从提出之初，就一直饱受争议。

时间回到19世纪末，那时，物理学的大厦几乎即将完美竣工。牛顿力学掌握着人类所知的一切现象，与电磁学、热力学相互配合，构建了一个雄伟华丽的物理宫殿。人们开始欢呼庆祝，以为世界的秘密，已经被我们窥探无疑。

然而，1900年，欧洲著名的科学家齐聚一堂，会上英国物理学家J.J.汤姆逊却若有所思地说：“物理学美丽而晴朗的天空被两朵乌云笼罩着。”这令人不安的乌云，其中一朵就是黑体辐射的紫外灾难。

20世纪初，黑体辐射成了困扰物理学家的一个谜团。所谓黑体，指的是这样一种物质，在任何温度下，它都能将入射的任何波长的电磁波全部吸收，没有一点反射和透射。科学家们研究黑体辐射时得出了两个截然不同的公式，分别是维恩公式和瑞利-金斯公式。维恩公式在黑体辐射波长很短时符合实际情况，而瑞利-金斯公式则是在黑体辐射波长较长时符合实际情况。

按照经典的物理学理论，对同一个现象进行的公式化概括是不可能有两种情况的，更何况这两个公式彼此之间并不兼容，这个现象被当时的物理学界称为“紫外灾难”（特指瑞利-金斯公式在紫外线区域同事实偏离极大）。德国物理学家普朗克当时已经在热力学研究中积累了足够的经验和名望，因此，处理这个“紫外灾难”的任务就自然地落在了他的头上。

普朗克很快地发现，在经典物理的框架下，瑞利-金斯公式和维恩公式的确不能兼容。于是，他只好“绝望而孤注一掷地”假设能量的辐射不是连续的，而是“一份一份的”，断续地放出和吸收能量，这也是所谓量子力学中“量子”一词的由来。在这种情况下，他可以将维恩公式和瑞利-金斯公式统一起来。对普朗克而言，他这么做其实很不情愿，因为他是经典物理学的忠实信徒。然而，逻辑推理和事实使得普朗克必须放下对经典物理的执念。

1900年10月19日，普朗克在德国物理学会会议上，以《维恩位移定律的改变》为题，提出了他重新构造出来的新辐射公式。这个公式在波长较长的情况下，化为瑞利-金斯公式；而在波长较短的情况下，化为维恩公式。这样一来，这个公式在任何情况下都与实验值无差异了。

同年12月14日，普朗克在德国物理学会正式提出能量子的概念，标志着人类对量子认识的开始。后世也将1900年，看作是量子力学诞生的年份。

这一爆炸性的发现，毫不留情地将20世纪物理学构筑起来的精密体系砸成废铁，千百年来不变的公理被扔进垃圾箱中不得翻身。一场新物理学革命就此拉开了序幕，人类不经意间就摸到了微观世界的大门。

1905年，普朗克看到了爱因斯坦关于相对论和光电效应的论文，他此时正在困扰于自己的量子假说和经典物理学的不兼容。爱因斯坦的理论在当时虽然应者寥寥，但普朗克却是少数能明白爱因斯坦想表达什么的人之一。更重要的是，爱因斯坦的研究使他坚定了对量子论的信心。自此，普朗克对量子理论不再遮遮掩掩，量子力学也终于成了物理学界开始严肃讨论的话题。

爱因斯坦的光电效应指出，光可以在某种程度上被看作拥有粒子的性质（光的波粒二象性），这是对普朗克量子理论的一个有力支撑。

在人们逐渐意识到光具有粒子和波动双重属性后，为了解释一些经典力学无法说明的现象，1923年，法国物理学家德布罗意提出了物质波的概念。他认为，不仅是光，整个微观世界的粒子都具有波粒二象性。

到了1926年，薛定谔从德布罗意的论文中受到启发，连续发表四篇以《量子化是本征值问题》为题的论文，建立了一种全新的力学体系——波动力学。这样一来，量子理论所作用的微观世界终于有了可以依赖的数学表达式。

在此基础上，玻尔提出了氢原子的模型，非常好地揭示了太阳谱线。随后，狄拉克，泡利，费曼等人对玻尔的氢原子模型作了进一步深化，用量子理论解释亚原子结构。这构成了日后的结构化学，是有机化学的基础。

而真正第一个提出完整的量子力学理论的，是德国物理学家海森堡。他从粒子的角度出发，在玻恩和约尔当的帮助下，建立了海森堡矩阵力学的相关理论，不久后又提出不确定性原理，搭好了量子力学的基本框架。

1928年，狄拉克更将量子力学和相对论结合起来，提出了相对量子力学。

不提场论的量子力学介绍，是不完整的。量子场论的最初建立历程是和量子力学以及狭义相对论密不可分的，它是基本粒子物理标准模型的理论框架，后来，非相对论性的量子场论也被应用于凝聚态物理学，比如描述超导性的BCS理论。

量子场论的物质观总结来说：

1.每一种基本粒子，都对应着一种场，即使在真空中，这些场都无处不在；

2.在真空中，没有可以观测到的物质，是因为所有的场都处于能量最低的状态；

3.场的能量是量子化的，每一份能量的激发，就在真空中增加了一个粒子；

4.粒子的产生和消灭，是由于不同的场，通过相互作用交换能量的结果。

量子场论已广泛应用于近代物理学各个分支，成为各分支的共同基础理论，如量子电动力学的成功，超导和量子液体等现象的理论发展等等。

然而，量子力学的发展并非一帆风顺，因其神秘性和不确定性，让很多物理学家产生自我怀疑甚至走向死亡。就连量子力学的创始人爱因斯坦、德布罗意、薛定谔，也因不能接受量子力学太多的概率成分和不确定因素，站到了其对立面。以爱因斯坦为首反对派和以玻尔为首的拥护派两大阵营，开始了长久的论战……

回顾20世纪的物理学，后人会将这个时期称之为“物理学革命”，而普朗克的量子论和爱因斯坦的相对论，正是两个支撑这场革命的有力推手。

如今，即使过了120年，我们依然无法完全消化科学大繁荣时代留下来的巨大财富。虽然量子技术带来了半导体工业、激光、核磁共振，但人们对量子力学的探索才刚刚入门，对量子力学深度运用的量子通信、量子计算机等都还在起步阶段。一旦有重大突破，量子科技将引爆科技革命，重塑世界的面貌。毫不夸张地说，谁掌握了量子技术，谁就掌握了人类的未来。