物理学最新的基本理论（盘点物理学最前沿的科学理论）

物理学最前沿的知识有哪些？最前沿就属量子力学

量子力学是现代物理学的重要组成部分，是20世纪80年代发展起来的一门学科。其核心内容是研究微观世界里一些基本现象的联系和变化规律，它与狭义相对论、量子力学一起，构成了现代物理学的三大支柱。在当代国际物理学中占主导地位，在其他科学中也有广泛应用，如天文学、地球科学、天体力学和生物学等。

量子力学的发展经历了两个阶段：

第一代量子力学主要研究微观粒子内部的运动规律，以及粒子之间的相互作用。

第二代量子物理学研究微观物体在更高层次上与宏观物体之间的相互联系。

第二代量子物理学中出现了许多重要的新理论，如爱因斯坦等提出了著名地质能方程E= mc^2和著名地应存在质量量子数E=h （πν）/2,其中h是普朗克常数；又如普朗克时间等。这些新理论为探索微观世界的规律奠定了基础。

第二代量子力学与第一代比有不少新特点：建立了量子电动力学和玻色子理论；建立了非简谐效应理论；提出并发展了广义相对论；研究发现许多新现象：如爱因斯坦场方程有三种形式的解；发现“波函数”和“波函数不变性”等。

第二代量子力学中，玻色子是最基本的粒子，在一定条件下产生最基本的粒子——电子、夸克和轻子，它们之间有相互作用。玻色子具有波函数特征和波粒二象性。玻色子具有波函数性质是一个非常重要而又令人感兴趣的现象，这是因为电子在质量足够大时能够变成轻子，但不能变成玻色子（即它失去了自旋和轻子两个自由度而变成带负电、不带电阴性者为止）。夸克是在一定条件下形成和变化出各种粒子。此外，还有许多非简谐效应（如引力辐射）或量子反常效应也会产生粒子；有些粒子具有不同于其它粒子的性质；还有各种新奇有趣而又十分重要的现象等着我们去探索。

第三代量子力学从20世纪50年代开始产生并迅速发展起来——它建立了一门新学科——量子电动力学。

量子电动力学作为量子力学发展中一个最具影响力、最为引人注目、极具创造性的领域而被广泛研究。

量子电动力学是以量子力学为基础、以光速不变原理或称光速不变性为基本假设而建立起来的一门科学，它既不同于经典电动力学也不同于量子力学。

第一代量子力学认为量子是没有质量的，因此无法研究微观世界中宏观物体之间的相互作用以及微观体系如何随时间变化；光在真空中不会传播得很远（在真空中传播距离可达光速）；电磁场只是一种无质量、无形状，但能以电磁波形式出现并且可以用来测量它们强度和方向（例如光速）（电磁场只产生于粒子之间）等一系列“基本”效应——这就是著名的光量子概念；电磁场则只具有形状和大小并且能以电磁波形式出现但无法用来测量它们强度和方向（例如光速不变原理）等一系列“基本”效应。

第二代量子力学则认为量子态是由粒子之间的相互作用形成并在特定条件下保持某种特定性质（如玻色-爱因斯坦凝聚体、狄拉克公式、费米子、狄拉克场以及夸克和轻子等）；认为物质粒子具有波粒二象性——“量子性”（或称为“测不准原理”）：其中量子态矢量和为物质粒子的真实属性。

第三代量子力学是以薛定谔方程作为基本假设来研究物理规律，在量子场论中引入了波粒二象性等量子学概念，并且将量子力学应用到宏观领域——量子生物学以及医学之中，如用量子生物学来诊断疾病（如癌症、艾滋病等等）；将物理中最基本最重要而又难以理解问题——量子场理论研究中，用量子场理论来解释微观物体之间最基本相互作用——称为“薛定谔方程”；将薛定谔方程应用到宏观领域——量子光学、量子信息学领域里（如激光干涉测量技术和电子衍射技术等）——称为“薛定谔方程”；又如将量子论和经典物理学结合起来研究宏观现象（如超冷原子物理、核物理等），并将其应用到量子信息领域里去，成为“量子信息学”。