原子核物理学

原子核物理学是研究原子核性质的物理学分支。它主要有三大领域：研究各类次原子粒子与它们之间的关系、分类与分析原子核的结构、带动相应的核子技术进展。

固体物理学

为什么金刚石硬、脆和透明，而同样由碳组成的石墨却软而不透明？为什么金属导热、导电，有金属光泽？发光二极管、二极管和三极管的工作原理是什么？铁为什么有铁磁性？超导的原理是什么？

以上这些例子，可以使人想象到固体物理学的多样性。事实上，凝聚态物理学是物理学中的分支，而所有凝聚态物理学中的现象，从微观角度上，都只有通过量子力学，才能正确地被解释。使用***物理，顶多只能从表面上和现象上，提出一部分的解释。

以下列出了一些量子效应特别强的现象：

量子信息学

研究的焦点在于一个可靠的、处理量子状态的方法。由于量子状态可以叠加的特性。理论上，量子计算机可以高度平行运算。它可以应用在密码学中。理论上，量子密码术可以产生完全可靠的密码。实际上，这个技术还非常不可靠。另一个当前的研究项目，是将量子状态传送到远处的量子隐形传送。

哲学解释

编辑

哲学问题

关于量子力学的解释涉及许多哲学问题，其核心是因果律和物理实在问题。按动力学意义上的因果律说，量子力学的运动方程也是因果律方程，当体系的某一时刻的状态被知道时，可以根据运动方程预言它的未来和过去任意时刻的状态。

量子力学的预言和***物理学运动方程（质点运动方程和波动方程）的预言在性质上是不同的。在***物理学理论中，对一个体系的测量不会改变它的状态，它只有一种变化，并按运动方程演进。因此，运动方程对决定体系状态的力学量可以作出确定的预言。

量子力学可以算作是被验证的最严密的物理理论之一了。至今为止，所有的实验数据均无法推翻量子力学。大多数物理学家认为，它“几乎”在所有情况下，正确地描写能量和物质的物理性质。虽然如此，量子力学中，依然存在着概念上的弱点和缺陷，除上述的万有引力的量子理论的缺乏外，至今为止对量子力学的解释存在着争议。

解释

假如，量子力学的数学模型，它的适用范围内的完整的物理现象的描写的话，我们发现测量过程中，每次测量结果的机率性的意义，与***统计理论中的机率，意义不同。即使完全相同的系统的测量值，也会是随机的。这与***的统计力学中的机率结果不一样。在***的统计力学中，测量结果的不同，它是由于实验者无法完全复制一个系统，而不是因为测量仪器无法***地进行测量。在量子力学的标准解释中，测量的随机性是基本性的，它是由量子力学的理论基础获得的。由于量子力学尽管无法预言单一实验的结果，依然是一个完整的自然的描写，使得人们不得不得出以下结论：世界上不存在通过单一测量可以获得的客观的系统特性。一个量子力学状态的客观特性，只有在描写其整组实验所体现出的统计分布中，才能获得。爱因斯坦（“量子力学不完整”，“上帝不掷骰子”）与尼尔斯·玻尔是最早对这个问题进行争论的。玻尔维护不确定原理和互补原理。在多年的、激烈的讨论中，爱因斯坦不得不接受不确定原理，而玻尔则削弱了他的互补原理，这***导致了今天的哥本哈根诠释。

今天，大多数物理学家，接受了量子力学描述所有一个系统可知的特性，以及测量过程无法改善，不是因为我们的技术问题所导致的的见解。这个解释的一个结果是，测量过程打扰薛定谔方程，使得一个系统塌缩到它的本征态。除哥本哈根诠释外，还有人提出过一些其它解释方式。包括：

1.戴维·玻姆提出了一个不局部的，带有隐变量的理论（隐变量理论）。在这个解释中，波函数被理解为粒子的一个引波。从结果上，这个理论预言的实验结果，与非相对论哥本哈根诠释的预言完全一样，因此，使用实验手段无法鉴别这两个解释。虽然，这个理论的预言是决定性的，但是，由于不确定原理无法推测出隐变量的***状态。其结果是与哥本哈根诠释一样，使用这来解释实验的结果，也是一个概率性的结果。至今为止，还不能确定这个解释，是否能够扩展到相对论量子力学上去。路易斯·德布罗意和其他人也提出过类似的隐藏系数解释。

2.休·艾弗雷特三世提出的多世界诠释认为，所有量子理论所做出的可能性的预言，全部同时实现，这些现实成为互相之间一般无关的平行宇宙。在这个诠释中，总的波函数不塌缩，它的发展是决定性的。但是由于我们作为观察者，无法同时在所有的平行宇宙中存在，因此，我们只观察到在我们的宇宙中的测量值，而在其它宇宙中的平行，我们则观察到他们的宇宙中的测量值。这个诠释不需要对测量的特殊的对待。薛定谔方程在这个理论中所描写的也是所有平行宇宙的总和。

3.微观作用原理认为[8-9]  （详见《量子笔迹》），微观粒子之间存在微观作用力（微观作用力既可以演化到宏观力学也可以演化到微观力学），微观作用是量子力学背后更深层次的理论，微观粒子之所以表现出波动性是对微观作用力的间接客观反映，在微观作用原理之下量子力学面临的难题和困惑得到理解和解释。

4.另一个解释方向是将***逻辑改成一个量子逻辑来排除解释的困难。

以下列举了对量子力学的解释，最重要的实验和思想实验：

1.爱因斯坦-波多斯基-罗森悖论以及相关的贝尔不等式，明显地显示了，量子力学理论无法使用“局部”隐变量来解释；不排除非局部隐藏系数的可能性。

2.双缝实验是一个非常重要的量子力学试验，从这个试验中，也可以看到量子力学的测量问题和解释的困难性，这是最简单而明显地显示波粒二象性的试验了。