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이미지(1)전자·양성자·중성자·원자와 분자를 이루는 다른 원자구성입자들의 운동을 다루는 수리물리학의 한 분야.
이는 전적으로 20세기의 연구 결과인데, 특히 1925년 이후 베르너 하이젠베르크, 루이 드 브로이, 에르빈 슈뢰딩거, 막스 보른, 폴 A.M. 디랙에 의해 발전된 것이다. 양자역학의 아이디어와 방법은 원자·핵·분자 물리와 화학의 진보에 크게 기여해왔다. 20세기의 처음 4반세기 동안 막스 플랑크, 알베르트 아인슈타인, 닐스 보어에 의해 초기의 주요발견이 이루어졌다.
양자역학의 원리들이 발견되기 전 물리학자들은 원자수준에서 일어나는 운동도 뉴턴의 고전역학에 약간의 수정을 가하는 정도로 당연히 이해할 수 있는 것으로 여겼다. 고전역학은 원자보다 훨씬 큰 태양계의 행성과 달, 지구 주위에서 움직이는 투사체 운동의 연구를 위해 발전되었다. 이 뉴턴 역학은 예를 들어 음극선관의 전자나 사이클로트론(cyclotron) 또는 고에너지 가속기 속의 양성자 같은 원자구성입자들의 운동도 상당히 정확하게 기술할 수 있다. 1913년 보어는 고전역학적 방법으로 전자의 운동을 설명했는데 이 해석은 상당히 성공적이었으며, 이러한 방법의 발전에 커다란 자극제가 되었다. 그러나 1925년에 이 방법은 큰 문제에 부딪혔으며, 물리학자들은 양자역학의 원리가 아인슈타인에 의해 발전된 상대론을 사용한다 하더라도 뉴턴 역학과 전혀 다르다는 것을 깨닫게 되었다. 물론 고전역학과 양자역학은 피상적인 큰 차이에도 불구하고 서로 밀접하게 연결되어 있다. 이 관계는 19세기의 광학에 의해 알려진 것과도 같은 것이다. 여기서 광학장치에 사용된 반사와 굴절 이론의 대부분은 광학장치를 통과하는 빛의 선들이 마치 빛입자의 길인 것처럼 추적하는 기하광학의 방법에 의해 다루어질 수 있다. 그러나 빛의 간섭과 회절현상이 발견된 후 19세기에 전자파로 인식된 빛을 정확히 기술하기 위해 새로운 방법이 필요했다. 이와 유사하게 양자역학은 또한 모든 운동하는 입자들을 기술하기 위해서는 관계된 파동의 운동이 필요하다는 것을 인식하게 했다. 결국 양자역학은 때로 파동역학이라 불리는 분야가 되었다. 고전역학과 양자역학이 관계가 있는 데에는 또다른 깊은 의미가 있다. 과학이란 인간이 감각기관, 근육 구조, 신경계의 관찰과 보조기구를 사용해 수행하는 활동이다. 이것들은 자신들을 이루고 있는 원자에 비해 훨씬 큰 것들이다. 과학자들이 원자구조를 관찰하여 세밀히 이해하려 할 때 그들은 이런 큰 기구들에 의한 관찰에 제한되어 있다. 양자역학의 몇몇 면모들은 인간의 관찰능력의 한계에 의해 이해된다.
