1900年12月14日，德國(guó)物理學(xué)家普朗克(1858-1947)在德國(guó)物理學(xué)會(huì)上，以《關(guān)于正常光譜的能量分布規(guī)律》為題，闡述了他的“量子論”,提出在輻射(或吸收)過(guò)程中，能量是不連續(xù)的，是以某一最小的能量單位的整數(shù)倍的形式存在的，這個(gè)最小的能量單位被認(rèn)為是能量量子。能量量子的大小與輻射頻率成正比。
普朗克創(chuàng)立的量子理論，沖破了20世紀(jì)初的“物理危機(jī)”,推進(jìn)了物理學(xué)和整個(gè)自然科學(xué)的現(xiàn)代化進(jìn)程。
普朗克于1858年4月23日出生于德國(guó)吉爾市的一個(gè)貴族家庭。他的父親是個(gè)法律教授。普朗克從小在學(xué)校和家庭里都受到良好的教育。他少年時(shí)代就顯示出數(shù)學(xué)才能，引起教師注意。他愛(ài)好音樂(lè)，鋼琴?gòu)椀煤懿诲e(cuò)。他也喜歡語(yǔ)言學(xué)。1874年，普朗克中學(xué)畢業(yè)，進(jìn)入慕尼黑大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)，不久便被物理學(xué)吸引。后來(lái)，他轉(zhuǎn)入柏林大學(xué)學(xué)習(xí)。1879年，21歲的普朗克完成了關(guān)于熱力學(xué)第二定律方面的論文，獲得博士學(xué)位。1888年，他擔(dān)任柏林大學(xué)理論物理研究所的負(fù)責(zé)人。從1892年到1926年，他一直是柏林大學(xué)的正式教授。
19世紀(jì)末期，物理學(xué)家們都是從經(jīng)典物理學(xué)來(lái)研究一個(gè)受熱物體向外輻射能量與它的溫度的關(guān)系。熱輻射實(shí)際上是一種電磁輻射。物理學(xué)把對(duì)外來(lái)的輻射沒(méi)有任何反射或透射，吸收率是百分之百的物體稱做黑體。實(shí)驗(yàn)研究表明，黑體不但吸收率最高，而且在相同溫度下也是輻射率最高的物體，是輻射能量只和溫度有關(guān)的物體。1893年，德國(guó)學(xué)者威爾海姆·維恩(1864-1928)指出，隨著黑體溫度升高，輻射強(qiáng)度最大的波長(zhǎng)將向光譜紫區(qū)移動(dòng)。這就是維恩位移定律。它在理論上的一個(gè)弱點(diǎn)是，無(wú)法表明輻射能量與發(fā)射頻率及溫度的分布。1896年，維恩利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以熱力學(xué)定律為指導(dǎo)，給出黑體輻射能在一定溫度下按頻率分布的函數(shù)關(guān)系。但遺憾的是這一理論僅在低溫下短波區(qū)與實(shí)驗(yàn)符合，而在長(zhǎng)波區(qū)則偏差很大。1900年，英國(guó)人朗德·瑞利(1842-1919)從經(jīng)典統(tǒng)計(jì)理論中的能量均分定理和電學(xué)理論出發(fā)推導(dǎo)出一個(gè)公式，后來(lái)英國(guó)人詹姆斯·金斯(1877-1946)發(fā)現(xiàn)這個(gè)公式差一個(gè)因子8,修正后稱為瑞利-金斯定律。即熱物體的輻射程度正比于它的絕對(duì)溫度，反比于發(fā)射光波的波長(zhǎng)平方。瑞利-金斯定律全部推導(dǎo)過(guò)程無(wú)可挑剔，但結(jié)果卻只在長(zhǎng)波部分與實(shí)驗(yàn)符合，而在短波部分卻與實(shí)驗(yàn)結(jié)果大相徑庭。由這個(gè)定律推出當(dāng)波長(zhǎng)趨于零時(shí)輻射能量趨于無(wú)窮大，而實(shí)驗(yàn)值卻趨于零。由 于經(jīng)典理論的這一失敗出現(xiàn)在光譜的紫外光區(qū)的短波部分，因此荷蘭人埃倫菲斯特稱為“紫外災(zāi)難”?！白贤鉃?zāi)難”是經(jīng)典物理學(xué)上空的又“一朵烏云”(經(jīng)典物理學(xué)上空籠罩的另一朵烏云是光速不變和以太流的否定)。
和其他幾位科學(xué)家一樣，普朗克對(duì)黑體輻射問(wèn)題也很感興趣。為了驅(qū)散經(jīng)典物理學(xué)上空“紫外災(zāi)難”這朵烏云，普朗克從1895年前后開(kāi)始研究黑體輻射問(wèn)題。普朗克在黑體輻射和吸收的理論天空中，首先于1900年10月提出了一個(gè)適用于電磁波譜所有波段的經(jīng)驗(yàn)公式，即著名的普朗克輻射公式。這樣，就把當(dāng)時(shí)只能分別在短波波段和長(zhǎng)波波段與實(shí)驗(yàn)相符的維恩能量分布公式和瑞利輻射公式巧妙而成功地統(tǒng)一起來(lái)。在黑體輻射的新公式中，普朗克拋棄了能量是連續(xù)的傳統(tǒng)概念，在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)面前，提出能量是不連續(xù)的新概念。普朗克公式表明，物體輻射時(shí)候發(fā)射或者吸收的能量是一份一份的，普朗克將其稱做能量子，簡(jiǎn)稱量子。他并且進(jìn)一步提出，能量子是和頻率成正比的，能量子等于頻率乘上一個(gè)常數(shù)，這個(gè)常數(shù)叫普朗克常數(shù)(h)。
由于普朗克的理論打破了經(jīng)典物理學(xué)的框框，許多物理學(xué)家都拒絕接受它，他們認(rèn)為這不過(guò)是專門(mén)證實(shí)輻射公式而引進(jìn)的一個(gè)特定假設(shè)而已(包括普朗克本人)。但是幾年以后表明，普朗克的概念還能應(yīng)用于除黑體輻射以外的許多各種不同的物理現(xiàn)象。
普朗克提出能量不連續(xù)的量子概念，豎起了對(duì)經(jīng)典物理學(xué)進(jìn)行革命的大旗。普朗克在豎起量子論的革命大旗以后，首先來(lái)到這桿大旗下面的是愛(ài)因斯坦(1879-1955)。他應(yīng)用量子概念解釋了光電效應(yīng)，發(fā)展了光的微粒說(shuō)。19世紀(jì)初期，由于對(duì)光的干涉、衍射等現(xiàn)象的研究，光學(xué)理論中的波動(dòng)說(shuō)戰(zhàn)勝了牛頓時(shí)代流行的微粒說(shuō)。麥克斯韋理論也把光看做是一種電磁波。19世紀(jì)末期發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)，即一束光照到金屬上可以引發(fā)電子。按照傳統(tǒng)的波動(dòng)說(shuō)，光的強(qiáng)度越大表示光的能量越高，因此傳遞給金屬的能量也越多，也就越容易引發(fā)電子。波動(dòng)說(shuō)無(wú)法解釋光電效應(yīng)和光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)。愛(ài)因斯坦認(rèn)為光是由具有粒子性的光子組成的，按照量子論，光子的能量應(yīng)當(dāng)?shù)扔诠忸l率乘以普朗克量子數(shù)。光的強(qiáng)度只表明光粒子的多少，并不表明光粒子的能量高低。某種頻率的光能夠引起金屬發(fā)射電子，是因?yàn)楣庾幽芰砍^(guò)了引起電子發(fā)射所需要的能量。如果光子能量不夠，就是光子再多也沒(méi)有用。這樣，愛(ài)因斯坦解釋了光電效應(yīng)為什么和光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)而和頻率有關(guān)。
在愛(ài)因斯坦以后，在對(duì)經(jīng)典物理學(xué)這場(chǎng)大革命的進(jìn)軍高潮中，丹麥物理學(xué)家玻爾(1885—1962)成為風(fēng)云人物和主力軍之一。他在初期便參加了用量子論解釋原子結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)斗。
在波爾之前，科學(xué)家已經(jīng)提出，原子結(jié)構(gòu)類似太陽(yáng)系結(jié)構(gòu)、電子圍繞原子核運(yùn)轉(zhuǎn)的模型，但這個(gè)模型不能說(shuō)明原子的穩(wěn)定性。1911年，波爾研究金屬中電子運(yùn)動(dòng)的理論。1913年，28歲的波爾把普朗克的量子論引入到原子結(jié)構(gòu)中來(lái)，對(duì)盧瑟福關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的模型，作了修改和重大發(fā)展。提出電子只能沿一些固定軌道繞原子核運(yùn)動(dòng)，從而建立起更好的定態(tài)原子模型，成功地解釋了氫原子等的光譜等特征。關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的這個(gè)模型，稱做盧瑟福一玻爾模型，簡(jiǎn)稱玻爾模型。按照這個(gè)模型，x射線和原子核外內(nèi)層電子能級(jí)的變化有關(guān)；可見(jiàn)光、紅外光和紫外光起源于外層電子能級(jí)的變化；放射現(xiàn)象和原子核的變化有關(guān)。
原子結(jié)構(gòu)的玻爾模型，是量子論開(kāi)拓的一個(gè)新領(lǐng)域。普朗克提出的量子論已經(jīng)超出輻射問(wèn)題的領(lǐng)域，進(jìn)入蓬勃發(fā)展的原子物理學(xué)。玻爾滿意地解釋了氫光譜現(xiàn)象，開(kāi)辟了新的研究途徑。光譜學(xué)在幾十年里積累起大量實(shí)驗(yàn)資料，現(xiàn)在可用以關(guān)于原子里電子運(yùn)動(dòng)的信息了。波爾關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的模型，解釋了化學(xué)元素周期律。
量子論只是量子力學(xué)革命中的序幕。在這出序幕中，誕生了普朗克、愛(ài)因斯坦和玻爾這三位偉大的革命先驅(qū)和科學(xué)巨匠；量子論把經(jīng)典物理學(xué)中能量是連續(xù)的這個(gè)基本概念打破了，它在光電效應(yīng)、原子結(jié)構(gòu)等方面顯示了非凡的生命力。在量子論革命的序幕打開(kāi)，于1925年前后，量子力學(xué)的革命高潮來(lái)到了。
這場(chǎng)高潮，徹底清除了經(jīng)典力學(xué)在微觀世界的影響，清除了把粒子和波相互對(duì)立的傳統(tǒng)觀念；統(tǒng)一了敵對(duì)幾百年的波動(dòng)說(shuō)和微粒說(shuō)，微觀粒子即有波動(dòng)性，又有微粒性；建立了描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)的新的數(shù)學(xué)方法和體系；確定了描述粒子運(yùn)動(dòng)的特征量(能量和動(dòng)量)和描述波的特征量(波長(zhǎng)和頻率)之間的定量關(guān)系。這樣，在微觀粒子世界中建立了全新的秩序，奠定了量子力學(xué)統(tǒng)治的基礎(chǔ)。
在這場(chǎng)高潮中，同樣誕生了幾位叱咤風(fēng)云的人物。他們是德布羅意(1892—)和薛定諤(1887-1961),海森堡和狄拉克。
法國(guó)科學(xué)家德布羅意受愛(ài)因斯坦相對(duì)論的影響，他認(rèn)為物質(zhì)具有能量，能量與波相聯(lián)系，因此物質(zhì)和波相關(guān)。1923年，31歲的德布羅意首先發(fā)表了關(guān)于粒子波動(dòng)性的論文，他的論點(diǎn)后來(lái)被電子衍射實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，原來(lái)電子也能產(chǎn)生和光波相類似的衍射現(xiàn)象。1925年，德布羅意的見(jiàn)解引起蘇黎世大學(xué)青年物理學(xué)家薛定諤的注意。薛定諤在波粒二重性思想的指導(dǎo)下，導(dǎo)出量子力學(xué)的波動(dòng)力學(xué)體系，就是薛定諤方程。