by 东北育才学校 S361 qjc0714
1900年4月27日,在题为《覆盖热量和光线的动力学理论的十九世纪的乌云》的演讲中，开尔文说道：“动力学理论断言热和光都是运动的方式，现在这种理论的优美性和清晰性被两朵乌云遮蔽得黯然失色了”.
对于第一朵乌云，导致了相对论的产生.人们知道，水波的传播要有水做媒介，声波的传播要有空气做媒介，它们离开了介质都不能传播.太阳光穿过真空传到地球上，几十亿光年以外的星系发出的光，也穿过宇宙空间传到地球上.光波为什么能在真空中传播？它的介质是什么？物理学家给光找了个传播介质----“以太”.针对“以太”是否存在，迈克尔逊-莫雷实验给出了证明.解释了电磁波在任意参考系下速度不变，而在电磁学中麦克斯韦方程组则解除了光速恒等于
.
对于第二朵乌云，则导致了量子力学的产生.普朗克通过提出将能量量子化，硬解释了黑体辐射的难题.同时，爱因斯坦也以量子力学解释了光电效应的存在.
量子力学是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支，其还推进了人们对原子结构的解释.
我们所熟知的“核式”结构由卢瑟福的α粒子散射实验发现.可其在量子力学的不连续特点下并不成立.在物理竞赛测量光栅常数的实验中，了解到玻尔氢理论.玻尔将卢瑟福的核式结构模型、里德伯方程与量子化概念联系起来，提出了定态、跃迁与角动量量子化的假设.
根据玻尔理论，我们可以求出氢原子中电子可能的轨道半径、速度与能量.
通过解上面的方程组即可得到
，即氢原子第一能级.同时
.又由
也能得出
，即里德伯方程.
综上，说明了能量量子化确能解释原子物理的一些事实.然而，对于玻尔理论的一些局限性，例如电子的波动性与非氢原子的结构如何，似乎缺乏逻辑的统一性.因此，我们需要建立更全面的理论，这一理论就是量子力学.
那么如何利用量子力学来解决电子轨道问题呢？在经典物理中，物体的位置与动量同时确定.假设电子在
的原子内运动，由海森伯不确定关系
得电子速度不确定量
与第一玻尔轨道上的电子速度数量级相同，并不能确定电子在原子内部的动量.所以，由于不确定关系，电子的轨道已经失去意义，此时的电子已经不能看作是经典粒子了.
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