施鬱

（復旦大學物理學系教授）

不一樣，但是也有密切的關係。

量子力學通常是關於微觀物質的基本物理學規律。我說“通常”，是因為在適當的條件下，也可以在適當的條件下適合宏觀物質，甚至可能是所有物理規律的根本，但是這一點還有很多未解決的問題，所以就不展開了。

但是微觀世界肯定是要服從量子力學規律的。也就是說，量子力學是微觀世界的根本物理規律，就好比憲法是根本大法。

在憲法的指導下，有各種各樣的法律。

類似地，在量子力學框架下，有各種各樣關於不同層次和不同物質物件的物理規律，比如凝聚態物理學、原子物理學、原子核物理學、基本粒子物理學。

顧名思義，基本粒子物理學是關於組成物質世界的基本粒子的物理學分支。因為尺度越小，探測它們所需要的能量越高，所以基本粒子物理學也叫高能物理學，相比其他領域，所需要的能量最高。

但是基本粒子也是服從量子力學的，所以基本粒子物理學屬於量子力學框架之內的。而且，基本粒子的運動通常具有極高的速度，所以相對路效應是很重要的，因此基本粒子還要服從相對論。這裡的相對論只是指狹義相對論，因為基本粒子質量很小，所以在目前的實驗中，還不需要考慮廣義相對論。但是對於引力效應很強，也就是彎曲時空裡的基本粒子物理學，也有理論上的研究，而且這又與宇宙學有密切的關係。這些在寬泛的範疇，也算基本粒子物理學。

量子力學與相對論的自洽的結合就是相對論性量子場論，一個重要的表現是，量子可生可滅。非相對論性量子場論則是凝聚態物理的重要理論工具。

所以基本粒子物理學的框架是相對論性量子場論。

好評回答

量子力學是研究分子、原子、原子核、基本粒子與凝聚態(包括固態、液態等)物質的物理學結構、性質與規律的學科。

而基本粒子物理學是研究強子、輕子與傳播子(又稱為媒介子)的結構、性質與規律的學科，屬於量子力學的分支。強子包括質子、中子等，輕子包括電子與各種中微子等，傳播子有傳遞電磁作用的光子，以及傳遞強子相互作用力的膠子等。

不一樣的，前者是更加細分的一個領域（基本粒子），後者是微觀世界的一個基礎知識體系。同時，粒子物理也被叫做高能物理，因為除了研究這些基本粒子的結構性質之外，還會研究它們在高能量狀態下的現象，比如此前沸沸揚揚的中國要不要搞高能粒子加速器，這個就是粒子物理的研究儀器。

在粒子物理中，有標準模型理論，包含了62種基本粒子（算上未能發現的引力子），這是構成我們世界的基礎。當然了這只是這個理論的宣揚而已。不同的理論，都有不同的解釋，例如弦論則認為構成世界的基礎是一根根震動的弦，不同的震動方式表現出不同基本粒子的狀態。雖然目前大家比較看好的是M理論（弦論和超引力理論的結合）去解釋萬物，但是我認為這個目標的實現還有段距離。

再說下量子力學，實際上這個大家在很多的文章或者科普著作中，都或多或少的瞭解一些。從普朗克解釋黑體輻射，引入了能量子的概念之後，量子力學從無到有，在隨後的幾十年裡，蓬勃發展，對微觀粒子的運動規律以及性質構造等等都有研究。這也為我們現代的科技生活打下了基礎，這邊在多說一句，從當前的實用價值和成果來看，量子力學是高於相對論的，因為相對論描述的場景，都不是我們現在能夠輕易達到的。

兩者不是一個層面上的概念。先不包括實驗，只從理論上說，量子力學屬於“基本理論層”，而基本粒子物理的理論是標準模型，屬於“具體模型層”。基本理論層是具體模型層的理論基礎，具體模型層是基本理論層面向真實世界的應用。我曾經做過一個表，把物理學知識按照這兩個層次做了劃分。

根據這兩個層次的劃分，基本理論層目前包含四個部分，分別是研究宏觀低速的“經典力學”，研究宏觀高速的“相對論”，研究微觀低速的“量子力學”，以及研究微觀高速的“量子場論”。這四個都是成熟的基本理論體系（超弦理論等還屬於未成熟的理論體系，暫不考慮）。而其他所有物理學課程，都要以這四個基本理論作為基礎和核心。物理學專業課裡的著名的“四大力學”（即經典力學、電動力學，熱力學與統計物理、量子力學），與這四個基本理論體系並不重合，其中“電動力學”對應的基本理論層應該是相對論，但是歷史原因，很多早期工作都是經典力學框架下描述的。“熱力學與統計物理”則分為經典統計和量子統計兩大部分，前者以經典力學為基本理論。後者以量子力學為基本理論。

到了具體模型層，就是直接面對自然界的具體現象了，小到基本粒子，大到宇宙，各種聲光熱電磁現象，都用建立在基本理論層上的各種各樣的具體模型來描述。如果你在學中學物理的時候，就把光學、電學、磁學、熱學等等和力學並列起來，那麼就犯了混淆兩個層次的錯誤。

知道了這些知識，你就可以區分提問中的兩個概念了：基本粒子物理學以量子力學和狹義相對論結合而成的量子場論為基本理論，以建立在量子場論基礎上的粒子物理標準模型（和其推廣）為具體理論模型。

實驗方面，二者的側重點區別很大。基本粒子物理學需要很高的能量來研究基本粒子的產生、湮滅、相互作用、互相轉化等，所以往往用到大型加速器和對撞機，高能探測器。而量子力學的相關實驗室為了更好的顯示和控制量子態，往往選用最容易控制量子態的基本粒子——光子，或者第二容易控制量子態的複合粒子——原子，大多在精密的桌面平臺上進行（量子通訊除外）。