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量子化学

量子化学

量子化学,应用量子力学的规律和方法来处理和研究化学问题的一门学科。将量子理论应用于原子体系还是分子体系是区分量子物理与量子化学的分界线,目前认为最早的量子化学计算是物理学家海特勒和伦敦在1927年对氢气分子的计算,是他们开创了量子化学这一交叉学科。经过近八十年发展之后,量子化学已经成为化学家们广泛应用的一种理论方法。

量子化学发展史

1926年1927年物理学家海森堡薛定谔各自发表了物理学史上著名的测不准原理薛定谔方程,标志着量子力学的诞生,在那之后,展现在物理学家面前的是一个完全不同于经典物理学的新世界,同时也为化学家提供了认识物质化学结构的新理论工具。1927年物理学家海特勒和伦敦将量子力学处理原子结构的方法应用于氢气分子,成功地定量阐释了两个中性原子形成化学键的过程,他们的成功标志着量子力学与化学的交叉学科——量子化学的诞生。 在海特勒和伦敦之后,化学家们也开始应用量子力学理论,并且在两位物理学家对氢气分子研究的基础上建立了三套阐释分子结构的理论。莱纳斯·鲍林在最早的氢分子模型基础上发展了价键理论,并且因为这一理论获得了1954年度的诺贝尔化学奖;1928年,物理化学家密勒根提出了最早的分子轨道理论,1931年,休克发展了密勒根的分子轨道理论,并将其应用于对苯分子共轭体系的处理;贝特于1931年提出了配位场理论并将其应用于过渡金属元素在配位场中能级裂分状况的理论研究,后来,配位场理论与分子轨道理论相结合发展出了现代配位场理论。价键理论、分子轨道理论以及配位场理论是量子化学描述分子结构的三大基础理论。早期,由于计算手段非常有限,计算量相对较小,且较为直观的价键理论在量子化学研究领域占据着主导地位,1950年代之后,随着计算机的出现和飞速发展,巨量计算已经是可以轻松完成的任务,分子轨道理论的优势在这样的背景下凸现出来,逐渐取代了价键理论的位置,目前在化学键理论中占主导地位。 1928年哈特里(D·R·Hartree)提出了Hartree方程,方程将每一个电子都看成是在其余的电子所提供的平均势场中运动的,通过迭代法借出每一个电子的运动方程。1930年,哈特里的学生福克(B·A·Fock)和斯莱特(J·C·Slater)分别提出了考虑泡利原理的自洽场迭代方程,称为Hartree-Fock方程,进一步完善了由哈特里发展的Hartree方程。为了求解Hartree-Fock方程,1951年罗特汉(C·C·J·Roothaan)进一步提出将方程中的分子轨道用组成分子的原子轨道线性展开,发展出了著名的RHF方程,这个方程以及在这个方程基础上进一步发展的方法是现代量子化学处理问题的根本方法。 虽然量子力学以及量子化学的基本理论早在1930年代就已经基本成型,但是所涉及的多体薛定谔方程形式非常复杂,至今仍然没有精确解法,而即便是近似解,所需要的计算量也是惊人的,例如:一个拥有100个电子的小分子体系,在求解RHF方程的过程中仅仅双电子积分一项就有1亿个之巨。这样的计算显然是人力所不能完成的,因而在此后的数十年中,量子化学进展缓慢,甚至为从事实验的化学家所排斥。1953年美国的帕里瑟、帕尔和英国的約翰波普使用手摇计算器分别独立地实现了对氮气分子的RHF自洽场计算,虽然整个计算过程耗时整整两年,但是这一成功向试验化学家证明了量子化学理论确实可以准确地描述分子的结构和性质,并且为量子化学打开了计算机时代的大门,因而这一计算结果有着划时代的意义。 1952年日本化学家福井谦一提出了前线轨道理论1965年美国有机化学伍德瓦尔德(R·B·Woodward)和量子化学家霍夫曼(R·Hoffmann)联手提出了有机反应中的分子轨道对称性守恒理论。福井、伍德瓦尔德和霍夫曼的理论使用简单的模型,以简单分子轨道理论为基础,回避那些高深的数学运算而以一种直观的形式将量子化学理论应用于对化学反应的定性处理,通过他们的理论,实验化学家得以直观地窥探分子轨道波函数等抽象概念。福井和霍夫曼凭借他们这一贡献获得了1981年度的诺贝尔化学奖。 在计算方法方面,随着计算机的发展,量子化学计算方法也飞速发展,在1960年代至今的数十年内,涌现出了组态相互作用方法多体微扰理论密度泛函分析以及数量众多形式不一的旨在减少计算量的半经验计算方法,由于量子化学家们的工作,现在已经有大量商用量子化学计算软件出现,其中很多都能够在普通PC机上实现化学精度的量化计算,昔日神秘的量子化学理论,已经成为化学家常用的理论工具。 約翰波普 與 沃爾特科恩分別因為發展首個普及的量力化學軟件(Gaussian)和提出密度函理論 (Density Functional Theory) 而獲得1998年诺贝尔化学奖

量子化学理论方法


- 分子轨道理论:分子体系中的电子用统一的波函数来描述,这种统一的波函数类似于原子体系中的原子轨道,被称作分子轨道,分子轨道理论是目前应用最为广泛的量子化学理论方法。
  - HF自洽场方法:用迭代法解HF方程,是其他高级分子轨道理论方法的基础
  - CI方法:即组态相互作用方法,是一种考虑了组态间相互作用的理论方法,用HFSCF方法计算获得的多电子体系基态波函数和各级激发态波函数为基组展开体系波函数,但是计算量巨大,应用较不广泛,在实际应用中场采用截断CI方法,如DCI、SDCI等方法
  - MP方法:即多体微扰方法,将多电子体系电子间的相互作用看做是体系哈密顿算子的微扰项,应用MP微扰理论进行处理,一级微扰可以达到HFSCF方法的精度水平,二级微扰可以达到甚至超过DCI方法的精度水平,但计算量远远小于DCI
  - 多组态自洽场方法:将HF方程的求解方法用于多电子基函数展开的电子波函数中,本质上是CI方法的一个变种。
  - 半经验计算方法:在计算过程中根据实验数据,将一些波函数积分用经验常数替代,可以上千倍地减少计算量,采用的经验常数不同,半经验算法的应用范围也不同,应用时需要根据研究体系的具体情况进行选择。
- 价键理论方法
- 密度泛函理论方法:当分子体系各原子核空间位置确定后,电子密度在空间中的分布也确定,可以将体系的能量表示为电子密度的泛函,密度泛函分析变分法求出能量最低时的电子密度分布和体系能量。

量子化学研究内容

分子结构

通过计算不同分子结构的体系能量,量子化学方法可以找到分子势能面上的最低点,从而确定分子在某一电子态的稳定构型

化学反应

化学反应的过程可以看做分子体系在势能面上滑动的过程,通过量子化学的计算,可以找到势能面上的“驻点”:处于最低点的反应物和产物以及处于鞍点的过渡态,对比所有可能的反应途径极其相对应的反应活化能,可以找到最有可能的反应途径。由于化学反应的计算涉及分子体系电子态的激发、电子转移等过程,因而在计算方法上与基态分子结构有很大不同,且是目前较有挑战性的研究领域之一

分子性质

量子化学计算可以获得分子体系的电子波函数,通过这些电子波函数可以求算偶极矩、极化率等分子性质的计算,但是由于数学方法的局限,量子化学计算方法只能从上方逼近真实的分子体系能量,是一种 近似计算,虽然能量的计算可以获得较好的结果,但是获得的电子波 函数 质量却很差,因而分子性质计算的精度远远不及分子体系能量的计算。另一方面改进量子化学计算方法以获得质量更好的电子波函数也是量子化学家目前面临的挑战之一。

量子化学计算软件

诺贝尔化学奖
- Gaussian:量子化学领域最著名和应用最广泛的软件之一,由密度泛函分析理论的提出者量子化学家約翰波普的实验室开发,可以应用从头计算方法、半经验计算方法等进行分子能量和结构;过渡态能量和结构;化学键及反应能量;分子轨道;偶极矩;多极矩;红外光谱和拉曼光谱,核磁共振,极化率和超极化率,热力学性质,反应路径等分子相关计算。可以运行在WindowsLinuxUnix操作系统中运行,目前最新版本为Gaussian 03。但由於Gaussian Inc. (Gaussian的發展者)排斥其他軟件發展者的行為,而引來不少批評;其行為包括逐原開發者約翰波普離開Gaussian Inc. (因而成為學術界其中一件為人齒冷的事件);禁止其他開發者(包括約翰波普)使用Gaussian. (引發起 Banned By Gaussian 運動 [http://www.bannedbygaussian.org/]) 和禁止任何使用者發表比較Gaussian與其他量子化學軟件效能的報告等。
- Gamess-US[http://www.msg.ameslab.gov/GAMESS/GAMESS.html]: 由於免費與開放源碼,成為除Gaussian以外,最廣泛應用的量子化學軟件,目前由Iowa State Uinversity的 Mark Gorden 教授的研究組主理。
- Q-Chem[http://www.q-chem.com]:由一群隨約翰波普離開Gaussian Inc. 的學者創立的一個商業量子化學軟件。
- Spartan[http://www.wavefun.com]:提供一個十分優良的圖形介面作量子化學計算,尤其適合非從事量子化學研究的學者使用。此軟件中有很大部的電子相關方法的計算程序實源自Q-Chem,所以當使用到該些計算方法而作出報告時,應同時於文獻參考中引述Spartan與Q-Chem。
- MOLPRO:应用广泛的量子化学计算软件,软件长于高精度计算,用多参考CI,耦合簇等方法处理电子相关问题能够对较大的分子体系进行准确的从头计算。
- MOPAC:应用最广泛的半经验量子化学计算软件,能够以AM1,AM1-d,PM3,MNDO,MNDO-d,MINDO/3等半经验计算方法计算分子体系的自由能,活化能,反应路径,偶极矩,非线性光学特性以及红外光谱等性质。MOPAC 7以前的版本为免费软件,自MOPAC 7开始转为商业软件,目前最新版本为MOPAC2002 V1.5
- MOLCAS:是一套包含各种量子化学计算方法的软件,可以进行分子结构计算,键能,化学反应的能垒,激发能(包括自旋-轨道耦合),振动分辨吸收光谱,以及各种分子特性的计算,并且可以产生分子间的作用力,用于分子动力学的计算。目前最新版本为MOLCAS 6.0
- 其他量子化学计算软件目前,除了上面提到的几版著名量子化学计算软件之外,还有大量商业和免费的量子化学计算软件,其中绝大部分是从事量子化学或计算化学研究的实验室自行开发的,此外,一些著名的大型化学软件如HyperChem、Chem3D、Sybyl等,也包含有量子化学计算包

参见

计算化学 波恩-奥本海默近似 密度泛函理论 多体微扰理论 Hartree-Fock方程 Category:物理化学

外部链接


- [http://www.quantumchemistry.net/index.asp 量子化学网]
- [http://www.chembay.com.cn/support/articles/articles_1.html 化学不再是纯实验科学](出自[http://www.chembay.com.cn 凯鹏视算技术有限公司网站]) 量子化学 ja:量子化学

量子力学

量子力学理论和相对论理论是现代物理学的两大基本支柱,经典力学奠定了现代物理学的基础,但对于高速运动的物体和微观条件下的物体,牛顿定律不再适用,相对论解决了高速运动问题;量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。量子力学认为在亚原子条件下,粒子的运动速度和位置不可能同时得到精确的测量,微观粒子的动量、电荷、能量、粒子数等特性都是分立不连续的,量子力学定律不能描述粒子运动的轨道细节,只能给出相对機率,为此爱因斯坦玻尔产生激烈争论,并直至去世时仍不承认量子力学理论的哥本哈根诠释。 量子力学是一个物理学的理论框架,是对经典物理学在微观领域的一次革命。它有很多基本特征,如不确定性量子涨落波粒二象性等,在原子亚原子的微观尺度上将变的极为显著。爱因斯坦海森堡玻尔薛定谔狄拉克等人对其理论发展做出了重要贡献。 量子力学和--的結合產生了一門新的學科——--。

量子力学理论体系

量子力学基本假设

波函数假设

在量子力学中,体系的状态用坐标和时间的函数 ψ 来描述。这个函数叫做状态函数或者叫波函数,它包涵和关于体系的可确定的全部知识。

量子力学算子假设

对于每一个物理量都有一个对应的量子力学算子。对应于物理量 F 的量子力学算子可以这样得到:写出物理量 F 作为笛卡儿坐标和对应动量的函数的经典表达式,然后做如下代换: :q = q (q为笛卡儿坐标,包括 xyz。) :P_q = \frac \frac

本征函数集完备性假设

代表任意物理量的线性厄米算子的本征函数集构成一个完备集。

测量平均值假设

一个态为的体系的物理量 A 的测量平均值是\langle A\rangle = \int = \langle\psi|\hat|\psi\rangle, 其中 \hat 是物理量 A 对应的量子力学算子。

电子自旋假设

电子具有自旋角动量,他的三个分量对应於量子力学的三个线性厄米算符 \hat_x\hat_y\hat_z,他们遵循角动量的对易关系: :[\hat_x, \hat_y] = i\hbar \hat_z :[\hat_y, \hat_z] = i\hbar \hat_x :[\hat_z, \hat_x] = i\hbar \hat_y

复杂体系态函数和能量本征值的近似算法

重要主题


- 波粒二象性不确定关系
- 波函数薛定谔方程
- 量子態態向量
- 算符本徵態、本徵值
- 量子力学中的微扰
- 量子散射
- 全同粒子
- 角动量理论
- 密度矩阵量子统计
- 量子測量
- 量子纏結
- 量子脫散
- 二次量子化
- 量子多体问题
- 相对论性量子力学
- 量子场论
- 路径积分
- 决定论
- 因果律
- 自由意志

外部链接


- [http://www.blog.edu.cn/more.asp?name=muer&id=29900 大话量子力学史]
- [http://www.quantumchemistry.net/index.asp 量子化学网] Category:量子力学 ja:量子力学 ko:양자역학

1926年

世纪 19世纪 | 20世纪 | 21世纪
年代 1900年代 1910年代 | 1920年代 | 1930年代 1940年代
份: 1921年 1922年 1923年 1924年 1925年 | 1926年 | 1927年 1928年 1929年 1930年 1931年
  
传统纪年: 民國十五年;日本大正天皇大正十五年,昭和天皇昭和元年;越南阮朝保大帝保大元年
丙寅年(虎年

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大事记


- 哈尔滨医科大学建校。
- 德国汉莎航空集团成立。
- 恩里科·费米发表他的量子统计理论。
- 保罗·狄拉克费米统计引入量子力学
- 埃尔温·薛定谔发表他的波论
- 1月1日1月19日——国民党第二次全国代表大会。
- 1月8日——阿卜杜勒·阿齐兹·伊本·沙特加冕为麦加国王。
- 2月8日——德国申请加入国际联盟
- 2月15日——许世英北洋政府国务总理职。贾德耀任代总理。
- 3月12日——日本军舰炮轰大沽口
- 3月16日——罗伯特·哥达德发射世界上第一支液体燃料火箭。
- 3月18日——三·一八惨案
- 3月20日——中山舰事件
- 3月23日——汪精卫国民政府主席职。
- 3月30日——谭延闓代任国民政府主席职。
- 4月——德国与苏联签署友好条约。
- 4月20日——段祺瑞临时执政职。贾德耀辞代总理职。胡惟德署总理职。
- 4月25日——巴列维加冕为伊朗国王。
- 5月——埃尔温·薛定谔证明他的波论与量子力学中的矩阵理论是同等的。
- 5月13日——颜惠庆任北洋政府国务总理职。
- 6月22日——颜惠庆辞总理职,杜鍚珪代任。
- 7月——马克斯·玻恩发表对量子力学的概率理解法。
- 7月4日——国民党发表国民革命军出师北伐宣言。
- 7月9日——国民革命军开始北伐
- 7月10日——国民革命军誓师北伐。
- 9月8日——国际联盟接收德国。
- 9月17日——冯玉祥五原誓师,加入北伐。
- 10月1日——顾维钧代任北洋政府总理职。
- 10月10日——北伐军攻克武昌
- 12月25日——日本大正时代结束。

出生


- 3月6日——艾伦·格林斯潘,美国经济学家
- 4月26日——伊丽莎白二世,英国女王
- 6月1日——玛丽莲·梦露,美国电影演员(逝世1962年
- 6月3日——艾伦·金斯堡,美国诗人(逝世1997年
- 8月25日——英格博格·巴赫曼,奥地利作家(逝世1973年
- 10月15日——法国哲学家米歇尔·福柯(逝世1984年
- 11月25日——李政道,美籍华人物理学家
- 12月20日——奥托·格拉夫·拉姆多夫,德国政治家

逝世


- 4月26日——邵飘萍,中国记者(出生1886年
- 5月16日——马哈迈得四世,鄂图曼帝国的最后一位苏丹(出生1861年
- 6月10日——安东尼奥·高迪,西班牙建筑家(出生1852年
- 10月31日——哈里·胡迪尼,美国魔术师(出生1874年
- 12月5日——克劳德·莫奈法國印象派主要畫家(出生1840年

诺贝尔奖


- 物理
- 化学
- 生理和医学
- 文学
- 和平Category:1926年 Category:1920年代 ja:1926年 ko:1926년 nb:1926 simple:1926

物理学家

物理学家是指以探索物质的组成和物质世界的运行规律(即物理学)为目的科学家。对应于物理学分为理论物理和实验物理,物理学家也可以分为理论物理学家和实验物理学家。当然,物理学中理论和实验都是必不可缺的组成部分,所以有时候这样的分类很难界定,只不过在一个物理学家更偏重理论的情况下,他(她)被称为理论物理学家,例如爱因斯坦;而如果偏重实验,则称为实验物理学家,例如法拉第

參看


- 物理学家列表 Category:物理学家 Category:科学家 Category:物理学 ja:物理学者一覧

海森堡

海森堡(Werner Heisenberg1901年12月5日1976年2月1日),雅利安人,德国著名物理学家量子力学奠基人之一,“哥本哈根学派”代表性人物,因创立矩阵力学而获1932年诺贝尔物理学奖。 他对物理学的主要贡献是:给出量子力学的矩阵形式(所谓矩阵力学);提出“测不准原理”(又称“不确定性原理”);提出S矩阵理论等 他的《量子论的物理学基础》是量子力学领域的一部经典著作。 Category:德国物理学家 Hai Sen Bao H H ja:ヴェルナー・ハイゼンベルク ko:베르너 하이젠베르크

薛定谔

埃尔温·薛定谔(Erwin Schrödinger,1887年8月12日1961年1月4日),奥地利理论物理学家,量子力学的奠基人之一,在固体的比热、统计热力学、分子生物学等方面也做了大量的工作。最重要的成就是创立了波动力学,提出著名的薛定谔方程。并且于1926年证明自己的波动力学是与海森堡玻恩约当所创立的矩阵力学在数学上是等价的。与英国物理学家狄拉克一起获得1933年诺贝尔物理学奖

生平


- 1887年,8月12日出生于维也纳
- 1906年,进入维也纳大学物理系学习。
- 1910年,取得博士学位,在维也纳大学第二物理研究所工作。
- 1921年,任瑞士苏黎世大学数学物理学教授。
- 1926年,证明波动力学与矩阵力学在数学上是等价的。
- 1927年,接替普朗克柏林大学担任理论物理学教授,并成为普鲁士科学院院士。
- 1933年,因纳粹迫害移居英国牛津,在马格达伦学院任访问教授。同年与狄拉克共同获得诺贝尔物理学奖
- 晚年定居爱尔兰。
- 1956年,返回维也纳大学物理研究所,获得奥地利政府颁发的第一届薛定谔奖。
- 1961年1月4日,病逝于阿尔卑包赫山村。

參看


- 薛定諤的貓 Schro Category:奥地利物理学家 Schro Schro ja:エルヴィン・シュレーディンガー ko:에어빈 슈뢰딩거

测不准原理

海森伯不确定性或不确定性说:在一个量子力学系统中,一个粒子位置和它的动量不可被同时确定。位置的不确定性\Delta x和动量的不确定性\Delta p是不可避免的: :\Delta x \Delta p \ge \frac 其中h普朗克常数h = 6.6261·10-34 J s;π 是圆周率。 类似的不确定性也存在于能量时间角动量角度等许多物理量之间: :\Delta A \Delta B \ge \frac |\langle [A,B] \rangle| 换句话说,A的不确定性与B的不确定性的乘积至少是A与B的对易的平均值的一半。 不确定性尤其在隧道效应真空波动中反映出来。不确定性是一种的特性。在经典物理中波也有不确定性。比如波的频率和波到达的时间之间就有不确定性。要测量频率,就要等几个波峰的到达,但这样一来波到达的时间就没法被精确地测量了。 1927年,德国物理学家海森堡首先提出了量子力学中的不确定性。 Category:量子力学 ja:不確定性原理 ko:불확정성 원리

薛定谔方程

:i\hbar \frac=\hat\Psi(\vec,t) 其中\hat哈密顿算符。并且\hat=-\frac\nabla ^2+U U是系统的势能。 薛定谔方程是量子力学中的一个基本方程,也是量子力学的一个基本假定,其正确性只能靠实验来检验。 定态薛定谔方程: 在量子力学中,一类基本的问题是哈密顿算符\hat不是时间的函数的情况。这时,\Psi (\vec,t)可以分解成一个只与空间有关的函数和一个只与时间有关的函数乘积,即\Psi (\vec,t)=\psi (\vec)f(t)。把它带入薛定谔方程,就会得到f(t)=\exp。而\psi(\vec)则满足如下方程: \hat\psi(\vec)=E\psi(\vec) Category:量子力学 ja:シュレーディンガー方程式 ko:슈뢰딩거 방정식

量子力学

量子力学理论和相对论理论是现代物理学的两大基本支柱,经典力学奠定了现代物理学的基础,但对于高速运动的物体和微观条件下的物体,牛顿定律不再适用,相对论解决了高速运动问题;量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。量子力学认为在亚原子条件下,粒子的运动速度和位置不可能同时得到精确的测量,微观粒子的动量、电荷、能量、粒子数等特性都是分立不连续的,量子力学定律不能描述粒子运动的轨道细节,只能给出相对機率,为此爱因斯坦玻尔产生激烈争论,并直至去世时仍不承认量子力学理论的哥本哈根诠释。 量子力学是一个物理学的理论框架,是对经典物理学在微观领域的一次革命。它有很多基本特征,如不确定性量子涨落波粒二象性等,在原子亚原子的微观尺度上将变的极为显著。爱因斯坦海森堡玻尔薛定谔狄拉克等人对其理论发展做出了重要贡献。 量子力学和--的結合產生了一門新的學科——--。

量子力学理论体系

量子力学基本假设

波函数假设

在量子力学中,体系的状态用坐标和时间的函数 ψ 来描述。这个函数叫做状态函数或者叫波函数,它包涵和关于体系的可确定的全部知识。

量子力学算子假设

对于每一个物理量都有一个对应的量子力学算子。对应于物理量 F 的量子力学算子可以这样得到:写出物理量 F 作为笛卡儿坐标和对应动量的函数的经典表达式,然后做如下代换: :q = q (q为笛卡儿坐标,包括 xyz。) :P_q = \frac \frac

本征函数集完备性假设

代表任意物理量的线性厄米算子的本征函数集构成一个完备集。

测量平均值假设

一个态为的体系的物理量 A 的测量平均值是\langle A\rangle = \int = \langle\psi|\hat|\psi\rangle, 其中 \hat 是物理量 A 对应的量子力学算子。

电子自旋假设

电子具有自旋角动量,他的三个分量对应於量子力学的三个线性厄米算符 \hat_x\hat_y\hat_z,他们遵循角动量的对易关系: :[\hat_x, \hat_y] = i\hbar \hat_z :[\hat_y, \hat_z] = i\hbar \hat_x :[\hat_z, \hat_x] = i\hbar \hat_y

复杂体系态函数和能量本征值的近似算法

重要主题


- 波粒二象性不确定关系
- 波函数薛定谔方程
- 量子態態向量
- 算符本徵態、本徵值
- 量子力学中的微扰
- 量子散射
- 全同粒子
- 角动量理论
- 密度矩阵量子统计
- 量子測量
- 量子纏結
- 量子脫散
- 二次量子化
- 量子多体问题
- 相对论性量子力学
- 量子场论
- 路径积分
- 决定论
- 因果律
- 自由意志

外部链接


- [http://www.blog.edu.cn/more.asp?name=muer&id=29900 大话量子力学史]
- [http://www.quantumchemistry.net/index.asp 量子化学网] Category:量子力学 ja:量子力学 ko:양자역학

1928年

世纪 19世纪 | 20世纪 | 21世纪
年代 1900年代 1910年代 | 1920年代 | 1930年代 1940年代
份: 1923年 1924年 1925年 1926年 1927年 | 1928年 | 1929年 1930年 1931年 1932年 1933年
  
传统纪年: 民國十七年;日本昭和天皇昭和三年;越南阮朝保大帝保大三年
戊辰年(龙年

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大事记


- 土耳其放弃阿拉伯字母改用拉丁字母
- 在英国所有妇女获得选举权
- 埃德温·哈勃发现遥远星系红移
- 保罗·狄拉克提出电子自旋的理论。
- 乔治·伽莫夫等使用隧道效应来解释a粒子衰变
- 摩托罗拉成立。
- 1月2日——蒋介石收到请他复职的电报。
- 1月4日——蒋介石从上海出发去南京
- 1月9日——蒋介石正式恢复北伐军总司令的职务。
- 1月10日——里昂·托洛茨基逃离苏联
- 2月11日——冬季奥林匹克运动会瑞士圣莫里茨开幕。
- 3月12日——美国加利福尼亚州圣法兰西斯大堤崩溃,400人丧身。
- 4月7日——蒋介石发出第二次北伐的总攻令。
- 4月28日——朱德带领的南昌起义军队与毛泽东井冈山会师。
- 4月28日——国民革命军占领济南
- 5月3日——五三惨案
- 5月17日——台灣發生趙明河事件
- 5月17日——第九届夏季奥林匹克运动会开幕。
- 6月3日——张作霖下令奉军退出关外。
- 6月8日——山西军阀阎锡山率军进入北京,自任为京津卫戍司令。
- 7月7日——南京国民政府宣告废除中外不平等条约
- 7月22日——彭德怀易旗加入中国共产党
- 8月28日——在巴黎凯洛格一白里安公约被签定,禁止主动性战争。
- 8月30日——尼赫鲁创立印度独立联盟,对抗英国统治,争取独立自由。
- 10月8日——蒋介石任南京国民政府主席。
- 10月10日——蒋介石就任国民政府委员会主席。
- 11月6日——美国总统大选,赫伯特·胡佛获胜。
- 11月10日——日本昭和天皇加冕。
- 12月29日——张学良下令奉天总部上空升起中華民國國旗,并公开宣布了他支持国民政府,中國形式上統一,史稱東北易幟

出生


- 1月5日——佐勒菲卡尔·阿里·布托,巴基斯坦政治家(逝世1979年
- 2月27日——阿里埃勒·沙龙,以色列政治家
- 4月6日——詹姆斯·沃森,遗传学家
- 4月23日——秀兰·邓波儿,美国电影明星。
- 5月4日——穆巴拉克,埃及總統
- 6月14日——切·格瓦拉,古巴革命家(逝世1967年
- 7月26日——斯坦利·库布里克,美国电影导演(逝世1999年
- 8月6日——安迪·沃荷,美国波普藝術的開創者(逝世1987年
- 10月1日——朱鎔基
- 10月——李鵬
- 11月18日——米老鼠,世界上最成功的动画人物
- 12月15日——弗里顿斯莱希·洪德特瓦塞尔,奥地利建筑师和艺术家(逝世2000年
- 余光中

逝世


- 2月4日——亨德里克·安通·洛伦兹,荷兰物理学家(出生1853年
- 5月21日——野口英世日本著名醫學家,曾被三度提名诺贝尔医学奖
- 6月3日——黎元洪,中华民国第三任总统(出生1864年
- 6月4日——张作霖,北洋军阀奉系首领,在皇姑屯事件日本关东军预埋的炸药炸死(出生1875年
- 6月18日——罗尔德·亚孟森,挪威极地探险家(出生1872年

诺贝尔奖


- 物理欧文·威伦斯·莱因霍尔德·里查孙
- 化学夏尔-于勒-昂利·尼科尔
- 生理和医学罗伯特·巴拉尼
- 文学西格里德·温塞特
- 和平:未颁发

奥斯卡金像奖

(第1届,1929年颁发)
- 奥斯卡最佳影片奖——《》(Wings)
- 奥斯卡最佳导演奖——弗兰克·鮑才奇(Frank Borzage) 《七重天
- 奥斯卡最佳男主角奖——艾米尔·詹宁斯(Emil Jannings) 《最后的命令
- 奥斯卡最佳女主角奖——詹妮·盖诺(Janet Gaynor) 《七重天》
- 奥斯卡最佳男配角奖——未设此项奖
- 奥斯卡最佳女配角奖——未设此项奖 (其他奖项参见奥斯卡金像奖获奖名单Category:1928年 Category:1920年代 ja:1928年 ko:1928년 nb:1928 simple:1928 th:พ.ศ. 2471

电子

電子
分類
基本粒子
- 費米子
  - 輕子
    - 第一代粒子
      - 電子
歷史
符號:e
發現時間:1897年
發現者:约瑟夫·汤姆生英國
基本性質
質量0.51 MeV
1/1836 amu
電荷-1
-1.6 × 10-19 C
自旋1/2
受作用力:引力電磁力弱核力
半衰期穏定
电子属于亚原子粒子中的轻子类。 轻子被认为是构成物质的基本粒子之一,即其无法被分解为更小的粒子。它带有1/2自旋,即又是一种费米子(按照费米—狄拉克统计)。电子所带电荷为-1.6 × 10-19库仑,质量为9.10 × 10-31 kg (0.51 MeV/c2)。通常被表示为e-。 电子的反粒子正电子,它带有与电子相同的质量,自旋和等量的正电荷。 物质的基本构成单位——原子 是由电子、中子质子三者共同组成。相对于中子和质子組成的原子核,电子的质量极小。质子的质量大约是电子的1840倍。 当电子脱离原子核束缚在其它原子中自由移动时,其产生的净流动现象称为电流静电是指当物体带有的电子多于或少于原子核的电量,导致正负电量不平衡的情况。当电子过剩 时,称为物体带负电;而电子不足时,称为物体带正电。当正负电量平衡时,则称物体是电中性的。 電子在我們日常生活中有很多應用方法,其中電子(負離子)直髮或曲髮就是例子。

历史

电子是在1897年剑桥大学卡文迪许实验室约瑟夫·汤姆生在研究阴极射线时发现的。

参见


- 电子学
- 基本粒子
- 粒子 Category:轻子 ja:電子 ko:전자 simple:Electron th:อิเล็กตรอน

氮气

氮是一种化学元素,它的化学符号是N,它的原子序数是7。

性状

氮通常的单质形态是氮气。它是无色无味无臭,十分不易有化學反应的原子的气体。

发现

名称由来

分布

分布在全地球,地球大气中最多的气体,占大气体积的78%

制备

工业上常用低温分馏空气的办法把氮气和氧气分开。 工业氮气都用黑色钢瓶装。

同位素

已发现的氮的同位素共有十一种,包括氮11氮21,其中只有氮14氮15是稳定的,其他同位素都带有放射性

用途

廉价的惰性保护气,用于金属炼制及高温合成时的简单保护性氛围(其性能不及氦气及氩气); 高温下用于合成氮化物(如氮化硅陶瓷、氮化硼等)。

氧化物

氮可以形成多种氧化物。 在氧化物中,氮的氧化数可以从+1到+5。 其中以NONO2较为重要。 氮的氧化物的性质如下表:
- 氮族元素 N ja:窒素 ko:질소 simple:Nitrogen th:ไนโตรเจน

福井谦一

福井谦一(ふくい けんいち,(Fukui Kenichi)1918年10月4日1998年1月9日日本理论化学家美国科学院外籍院士,欧洲艺术科学文学院院士、日本政府文化勋章获得者。福井由于在1951年提出直观化的前线轨道理论而获得1981年诺贝尔化学奖,他是第一位获得诺贝尔化学奖的日籍科学家。

生平

1918年10月4日,福井出生于日本奈良县井户野町的一个职员家庭,他的父亲毕业于东京商科大学,供职于一家英国公司。家境富裕的福井自幼便受到良好的教育,不仅学习过《论语》等传统典籍,同时也受到欧美文化和先进科学技术的熏陶。中学时代的福井谦一先后就读于大阪府立今宫初级中学旧制大阪高中,他的数学德语成绩优异,但是这位日后的理论化学家却对中学化学非常不感兴趣。在进入大学的升学考试中,福井受到家族亲戚,京都帝国大学工业化学系教授喜多源逸的影响,选择了自己最不喜欢的化学作为终身的专业。1938年福井考入京都大学工业化学系,进入大学的福井没有放弃自己对数学的兴趣,选修了大量数学和理论物理方面的课程,在这一时期打下了坚实的数理基础。1941年福井大学毕业,进入京都大学燃料化学系儿玉信次郎教授的实验室攻读硕士学位。儿玉早年留学德国,返回日本时带回了大量欧洲的书籍资料,当时的欧洲量子理论正出于空前的发展之中,福井谦一通过这些珍贵的书籍,接触到了当时理论科学研究前沿。1948年福井获得了他的博士学位。毕业后的福井留在京都大学燃料化学系,在一间条件简陋的研究室中从事理论研究。1951年,福井谦一发表了前线轨道理论的第一篇论文《芳香碳氢化合物中反应性的分子轨道研究》奠定了福井理论的基础。福井初期的工作并不为人们所认可,他的同事和上司认为福井不专心从事应用化学的研究,而是希望提出全新的化学基础理论,并且希望将当时还不为化学界所接受的量子力学引入到化学领域中,是不切实际和狂妄的;日本学术界对福井的理论也并不重视,直到1960年代,欧美学术界开始大量引用福井的论文之后,日本人才开始重新审视福井理论的价值。由于福井在前线轨道理论方面开创性的工作,京都大学逐渐形成了一个以他为核心的理论化学研究团队,福井学派也成为量子化学领域一个重要的学派。1981年福井谦一与提出分子轨道对称性守恒原理的美国科学家霍夫曼分享了诺贝尔化学奖。同年,他又获得了美国科学院外籍院士、欧洲艺术科学文学院院士、日本政府文化勋章等一系列荣誉。1982年福井从京都大学退休,被京都工艺纤维大学聘为校长,同时担任福井基础化学研究所所长,福井担任这些职位直到1998年逝世。

贡献

前线轨道理论

前线轨道理论是福井谦一赖以成名的理论,这一理论将分子周围分布的电子云根据能量细分为不同能级的分子轨道,福井认为有电子排布的,能量最高的分子轨道(即最高占据轨道HOMO)和没有被电子占据的,能量最低的分子轨道(即最低未占轨道LUMO)是决定一个体系发生化学反应的关键,其他能量的分子轨道对于化学反应虽然有影响但是影响很小,可以暂时忽略。HOMO和LUMO便是所谓前线轨道。 福井提出,通过计算参与反应的各粒子的分子轨道,获得前线轨道的能量、波函数相位、重叠程度等信息,便可以相当满意地解释各种化学反应行为,对于一些经典理论无法解释的行为,应用前线轨道理论也可以给出令人满意的解释。前线轨道理论简单、直观、有效,因而在化学反应、生物大分子反应过程、催化机理等理论研究方面有着广泛的应用。

内禀反应坐标法

过渡态理论认为,化学反应的过程就是体系从势能面上的一个最低点经过某一特定途径,滑动到另一个最低点的过程,研究体系滑动在势能面上留下的轨迹,是化学反应动力学的一项任务,福井提出的内禀反应坐标法可以阐明体系在反应途径上每一处所受到的作用力与核位移之间的关系。

量子化学直观化

无论是前线轨道理论还是内禀反应坐标法,都是将复杂、抽象的量子化学公式转化为简单直观的近似理论,福井谦一所有的工作都是围绕量子化学直观化这一目标进行的,通过他提出的理论,传统的化学家可以不经过抽象的公式推导和计算,直接使用量子化学的理论指导实验,为他们打开了理论化学神秘的大门。为此福井专门编写了《图解量子化学》一书,这部书是非理论化学专业工作者了解量子化学的经典读物。

参见

前线轨道理论

外部链接


- [http://nobelprize.org/chemistry/laureates/1981/index.html 1981年度诺贝尔化学奖主页(英文)] F福 F福 F福 F福 ja:福井謙一

1965年

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大事记

1965年,中共中央专门委员会批准第七机械工业部制订的1965~1972年运载火箭发展规划,标志着中国开始正式立项研制航天运载火箭。
- 中国第一台百万次集成电路计算机“DJS-Ⅱ”型操作系统编制完成。108乙型计算机由华北计算所设计成功,北京有线电厂共生产156台。
- 6月3日——美国宇航员爱德华·怀特离开“双子星座密封舱――成为第一个“在太空中行走”的人。
- 8月3日——中国首次人工合成了牛胰岛素结晶。
- 8月7日——新加坡脱离马来西亚联邦
- 8月9日——新加坡独立,成立新加坡共和国。
- 9月1日——西藏自治区正式成立。
- 9月4日——联合国印度巴基斯坦冲突采取行动。

出生

逝世


- 逝世公告
- 1月24日——丘吉尔,英国前首相、保守党领袖。
- 8月27日——柯比意,20世纪最重要的现代建筑师之一。
- 7月30日——谷崎潤一郎日本著名的小說家

诺贝尔奖


- 物理
- 化学
- 生理和医学
- 文学
- 和平

奥斯卡金像奖

(第38届,1966年颁发)
- 奥斯卡最佳影片奖——《音乐之声》(The Sound of Music)
- 奥斯卡最佳导演奖——罗伯特·怀斯(Robert Wise) 《音乐之声》
- 奥斯卡最佳男主角奖——李·马文(Lee Marvin) 《卡特·巴卢
- 奥斯卡最佳女主角奖——朱莉·克丽斯蒂(Julie Christie) 《亲爱的
- 奥斯卡最佳男配角奖——马丁·巴尔塞姆(Martin Balsam) 《一千个小丑
- 奥斯卡最佳女配角奖——谢莉·温特斯(Shelley Winters) 《盲女泪》 (其他奖项参见奥斯卡金像奖获奖名单Category:1965年 ja:1965年 ko:1965년 ms:1965 simple:1965 th:พ.ศ. 2508

美国

美国,全称为美利坚合众国(United States of America),旧称花旗国,是位于北美的一个带有民主分权制衡传统的联邦共和国。美国是联合国安全理事会常任理事国,并对议案拥有否决权美国本土位于盎格鲁美洲南部,东濒大西洋,西临太平洋,北靠加拿大,南接墨西哥墨西哥湾。美国的气候大部分地区属温带和亚热带气候,仅佛罗里达半岛南端属热带。飞地阿拉斯加州位于北纬60至70度之间,属北极圈内的寒冷气候区;另一块飞地夏威夷州位于北回归线以南的大洋洲,属热带气候区。美国幅员辽阔,地形复杂,各地气候差异较大。 它的起源可以追溯到1776年英属的13块北美殖民地的独立宣言。自1776年从英国统治中独立出来后,1789年成为统一的联邦共和国。经过两百多年的发展,美国已经在经济政治以及军事实力各方面都超越了它以前的宗主国和其它任何国家。苏联解体后,美国成为世界上唯一的超级大国,而且是唯一一个在世界上诸多国家驻扎并使用军队的军事大国。 美国1979年1月1日中华人民共和国建立大使级外交关系,一方面奉行一个中国政策,承认中华人民共和国中国的唯一合法政府,另一方面又根据《台湾关系法》,持续向台湾出售武器

历史

请参见:美国历史 1776年美国独立战争宣布脱离英国独立以及1789年美国宪法的制订之后,美国成为一个联邦共和国,并且是世界上第一个现代的民主国家。从19世纪初开始,美国开始从北美大陆东部最初的十三州逐渐向中部和西部发展,美国本土面积日益增大。同时,美国在海外也有多处领地。其后美国历史上的两个重大事件是南北战争1861年~1865年)和大萧条1930年代)。 参见: 美国历史年表

军事

请参见:美国军事美國戰爭列表 美国拥有世界上最庞大的军队和世界上最庞大的核武器库,并且是世界上惟一曾经在实战中使用核武器(在第二次世界大战对付日本,在广岛长崎投下原子弹)的国家。美国在世界许多国家也驻有大量军队。

政治

请参见:美国政治 美国由50个哥伦比亚特区组成,美国联邦法律要高于各州所制订的不同的法律。一般而言,州内事务的主导权完全在各州政府手中。这包括了内部通讯;关于财产、工业、商业以及公共设施的法规;州的相关法律,诸如死刑;以及州内部的工作情况。很多州立的法律在各州之间都十分相似。在还有一些领域中州的管辖权与联邦政府的管辖权有重叠。 最近几年,联邦政府在医疗、教育、福利、交通、住宅以及城市发展等领域开始扮演越来越重要的角色。各州的宪法与联邦宪法基本相符,除了在一些细节上有所不同,其中包括了人权和政府组织。而在商业、金融、公共服务和福利机构等方面,州宪法往往比联邦宪法更为详细。 联邦政府本身由三个部分组成:行政机关立法机关司法机关。行政机关的首脑是美国总统。立法机关由美国国会组成,而美国最高法院是美国最高的司法机关。三个机关之间彼此独立,又相互制约。而随着时间的推移和经济的发展,总统的权力有膨胀的趋势。 美国的联邦和州政府主要有两个政党竞争,包括了美国共和党(中间偏右翼)和美国民主党(中间偏左翼)。一些小党的参选人有时也有可能当选。可是,参与美国的总统选举需要耗费巨大的经费,一般民众是难以承受的。

请参见:美国各州 刚刚独立时,美国有13个州,在此之后,随着美国政府的向西扩张、征服以及购买,目前美国已经有50个州: 亚拉巴马州阿拉斯加州亚利桑那州阿肯色州加利福尼亚州科罗拉多州----佛罗里达州--夏威夷州----印第安纳州--堪萨斯州肯塔基州--缅因州马里兰州----明尼苏达州密西西比州密苏里州蒙大拿州内布拉斯加州内华达州--新泽西州新墨西哥州纽约州--北达科他州俄亥俄州--俄勒冈州宾夕法尼亚州----南达科他州田纳西州--犹他州佛蒙特州--华盛顿州----怀俄明州 另外还有一个直接由国会领导,独立于各州的的地区是哥伦比亚特区。这里也是国家的首都华盛顿的所在地。 除去美国的夏威夷和阿拉斯加两个州,其余的48个州和哥伦比亚特区被称为美国本土或美国大陆。 每一个州被分为更小的的行政区域,在大多数州被称为(英文county,但路易斯安那州的郡是parish)。一个县可能包括了几个城市和市镇,但有时候只包含城市的一部分。 一些位于太平洋或者加勒比海的美国属地包括了: 要寻找美国军队在全球的驻军,可以查看以下条目:
- 美国海外军事基地
- 美国陆军
- 美国海军
- 美国空军
- 美国海军陆战队

地理

请参见:美国地理 图像:Unitedstatesmap.png 美国国土地形变化多端:西部属于科迪勒拉山系,中部是坦荡平原,东部是阿巴拉契高地密西西比河流贯中部地区,西南部则有广大的沙漠。位于北冰洋南岸阿拉斯加以山地为主,而夏威夷群岛为一群火山岛。 大部分地区属于温带大陆性气候,南部佛罗里达等地区属亚热带季风性湿润气候。

经济

请参见:美国经济 美国经济可以被认为是世界上最大也是最重要的经济体。美国经济高度发达,长期保持稳定增长,低失业率通货膨胀率,较大贸易逆差以及较高的科技水平。全球多个国家的货币与美元挂钩,而美国的证券市场被认为是世界经济的晴雨表。 美国经济动脉主要掌握在大型金融财团手里,各个财团对美国经济有着重大影响力。 美国拥有丰富的矿产资源,包括了黄金石油。美国是全球最大的农业出口国之一,主要农产品包括了玉米小麦烟草。美国工业产品主要包括了汽车飞机电子产品。美国的服务业占最大比重,全国四分之三的人口从事服务业。 美国最大的贸易伙伴是彼邻的加拿大。其他贸易伙伴还包括了墨西哥欧盟日本中国韩国等。 参见:美国企业列表

人口

據2005年6月的人口普查顯示,美國人口約2.96億。美國是一個種族差異巨大的多民族國家,據2000年人口普查表明,國内有31個族群人口都大於100萬,還有很多人口較少的小種族。 主要人口是歐洲移民的後代,這些移民當時在首批殖民地安居,大多數是“南部重建運動”之後來到美國的。2000年數據顯示為69.1%,但數字一直在下降。主要的歐洲原籍是德國(15.2%)、愛爾蘭(10.8%)、英格蘭(8.7%)、意大利(5.6%)和斯堪的納維亞(3.7%);很多也來自斯拉夫國家,如波蘭俄羅斯等;其他的移民來自東歐、南歐和加拿大的法語區。 拉美裔人是美國最大的少數種族,佔總人口的12.5%(2000年普查),墨西哥移民後裔佔到了7.3%,並且預計在將來幾十年中仍會高速增長。 黑人或名非裔美國人佔到12.3%(2000年普查),在全國各地定居,不過南方的黑人區為最大。 亞裔美國人(不包括夏威夷人和太平洋島嶼住民)是第三大的少數族裔,2000年普查中佔到3.7%。大多數亞裔美國人集中在西海岸和夏威夷。最大的族群來自菲律賓中國印度越南韓國日本。 美國原住民,如印第安人因紐特人等,佔到總人口(2000年普查)的0.9%,其中約有35%生活在印第安人保護區內。

宗教

調查顯示,接近80%的美國人是基督徒,從屬於不同的教派。剩下20%信奉多種多樣的宗教,包括印度教猶太教伊斯蘭教佛教和其他宗教,還有非特定宗教的人群及無神論者。 在所有發達國家中,美國的宗教氣氛相對來說非常濃厚。2004年一項蓋洛普調查顯示,大約44%的美國人都至少每星期參加一次宗教活動。不過全國分佈的情況很不相同。比如在南方和中西部的州內,人們參加宗教活動要多一些,在東北和西岸要少一些。南方州中,浸信會是最大的教派,其後是衛理公會;而在東北地區和中西部大部分地區中,天主教是佔主導地位,因為當地的人口很多都是歐洲天主教地區(如德國、愛爾蘭、意大利和波蘭等)移民的後裔,或者是北美洲其他地方移民的後裔,主要來自魁北克波多黎各。美國其他地區的基督教人口則都是多種教派混合在一起。 犹太人穆斯林人口相對很少,但比如猶太人在美國有極為龐大的勢力,在金融、學術、娛樂界都有很大影響力。尽管大多数美国基督徒信奉基督教新教天主教教会拥有最多的成员,因为新教徒往往属于各个不同的教会。

文化

请参见:美国文化 美國文化是包括本土印第安人在内的各族群文化融合在一起的產物,以白人(不包括拉丁裔)文化為主導,非裔美國人文化、拉丁裔美國人文化和亞裔美國人文化也有很大影響力。20世紀之前的美国文化從學習模仿歐洲(尤其是英國)逐漸發展到擁有自己的特色,二戰後隨美國經濟軍事政治實力的飛躍,它的文化對全世界、特别是西方世界產生了重大的影响。時至今日,美国音乐响彻全球,美国电影和电视则在全球播放。 美国文学,诸如爱伦·坡海明威马克·吐温等作家对于其他国家也有深远的影响。其他著名的美国作家包括了