在這篇文章中,我總結了迄今為止在量子歷史上發生的所有主要/次要事件,以及可能的,在不遠的將來會發生的一些事件。首先要記住的是,量子力學的歷史並不是一條筆直的道路,它有過轉折,也不是靜態的。它是一個動態的、不斷髮展的研究領域,這就需要不時地更新這個歷程。
前量子時代(16世紀-20世紀初)
量子物理學的早期是以經典力學、原子結構解釋和電磁學來解釋量子現象的。牛頓、惠更斯、楊、麥克斯韋等人做出了重要貢獻。
在很早的時期,該領域的發展以兩種光的理論為標誌——牛頓的(微粒說)和惠更斯的(波浪理論)。
1672年——牛頓提出了光的微粒理論,認為光是由粒子組成的。
1678年——惠更斯提出他的光的波浪理論來挑戰牛頓。
1801年——托馬斯-楊進行了雙縫實驗,確定了光作為一種波的存在,從而推翻了牛頓的粒子理論。
1807年——艾蒂安-路易斯-馬盧斯發現了光的偏振現象。
1815年——大衛-布魯斯特用數學方法描述了光的偏振。
1819年——菲涅爾-阿拉戈(Fresnel-Arago )偏振干涉定律在菲涅爾的回憶錄中發表。
1821年——菲涅爾提出了黑體的概念。
奧斯特( Oersted)對電磁學的發現開始了一連串的電動力學實驗,最終導致了麥克斯韋方程的發現。
1821年——漢斯-克里斯蒂安-厄斯特德( Hans Christian rsted)發現了電磁的存在,證實了電和磁之間的直接關係。
1823年——安培完善了奧斯特的發現並提出了安培定律。
1860年——古斯塔夫-基爾喬夫(Gustav Kirchoff)提出了“黑體輻射(black-body radiation)”這一術語。
1865年——麥克斯韋提出了他的電動力學理論,從而將光確立為一種電磁波。他將光的傳播媒介描述為“以太”。
1887年——A。A。 Michelson和Edward W。 Morley在他們著名的Michels-Morley實驗中未能檢驗出發光的乙醚,從而確定了不存在任何光的傳播媒介。
1892-1906年——亨德里克-洛倫茨發展了洛倫茨以太理論。
在19世紀末,物理學家們對原子的物理學感到驚歎。全世界科學界的焦點轉移到發現原子內部的結構。在這一時期,亞原子粒子、原子結構和放射性的概念開始出現。
1887年——海因裡希-赫茲在研究無線電波時發現了光電效應。
1895年——威廉-倫琴意外地發現了X射線。
1896年——亨利-貝克勒爾發現了鈾的放射性。
1896年——佩特-塞曼發現了現在所謂的塞曼效應,即在磁場影響下光譜線的存在。
1897年——J。J。湯姆森發現了電子;基於他的發現,提出了他的“梅花糕模型”的原子。
量子力學的引入(20世紀初至20世紀中葉)
隨著19世紀的到來,一個名為量子力學的新物理學領域開始崛起。這一新理論解決了以前牛頓時代未解決的物理問題。所有這些都始於馬克斯-普朗克對黑體輻射的解釋,他稱之為“量子理論”的理論。今天,馬克斯-普朗克被銘記為“量子力學之父”。這一時期出現了一些有史以來最著名的物理學家,包括阿爾伯特-愛因斯坦(儘管他因其機率行為而反對量子力學)、馬克斯-普朗克、尼爾斯-玻爾、埃爾溫-薛定諤、保羅-狄拉克、維爾納-海森堡等人。
1900年——馬克斯-普朗克提出普朗克輻射定律來解釋黑體的輻射發射。他還提出了光子的量子化,即現在著名的方程式E=hν。因此,量子力學誕生了。
1902年——亨德里克·洛倫茲透過洛倫特以太理論解釋了塞曼效應。
1905年——阿爾伯特-愛因斯坦解釋了光電效應,他將光視為粒子,因此提倡牛頓的微粒理論。他還向世界介紹了狹義相對論。
1909年——恩斯特-盧瑟福進行了α射線散射實驗(又稱金箔實驗),提出了原子核的概念。
1909年——傑弗裡-泰勒證明了單光子干涉模式的形成,從而重新引發了超過兩個世紀的牛頓-惠更斯辯論。
1913年——約翰內斯-斯塔克發現了斯塔克效應,即類似於塞曼效應的電場現象。
1913年——尼爾斯-玻爾介紹了他的原子模型並提出了原子半徑量化的理論。
1915年——愛因斯坦提出了廣義相對論和愛因斯坦場方程(見量子場理論)。
1916年——愛因斯坦在理論上指出普朗克的能量量子存在類似粒子的動量。
1916年——阿諾德-薩默菲爾德(Arnold Sommerfeld)提出了原子亞殼層的概念,從而擴充套件了玻爾的原子理論。
1918年——恩斯特-盧瑟福發現了原子中的質子(並創造了這個詞)。
1921年——西奧多-卡盧扎發表卡盧扎理論( Kaluza Theory )(第一個與量子場論相關的理論)。
在之前的發現和以量子和相對論為首的科學發現的突然繁榮之後,一個新的物理學領域——量子力學的形式化變得清晰起來。玻爾,海森堡,薛定諤從20世紀20年代開始發展這種正式化,很快馬克斯·玻恩,保羅·狄拉克和約翰·馮·諾伊曼等人加入了這個行列。
1922年——阿瑟-康普頓發現了康普頓效應。
1922年——奧托-斯特恩和瓦爾特-格拉赫進行了斯特恩-格拉赫實驗,由此證明了自旋的量化。
1923年——路易斯·德布羅意假設波粒二象性,假設德布羅意波長λ=h/mv。
1924年——沃爾夫岡·泡利用電子的內部角動量的概念解釋了光譜線的精細結構。
1925年——喬治·烏倫貝克和塞繆爾·古德斯密特提出了電子自旋的存在。
1925年——海森堡、玻恩和帕斯卡爾-喬丹提出了量子物理學的矩陣力學表述。
1925年——弗雷德裡克-洪德在理論上提出了原子中最大多重性原理,現在被稱為洪德規則。
1926年——埃爾溫-薛定諤提出薛定諤波方程,這是量子力學中最重要的方程。
1926年——奧斯卡-克萊因透過整合海森堡和薛定諤建立的量子力學來解釋卡盧扎假說(關於量子引力的最早想法之一)。
1927年——維爾納-海森堡發表文章介紹海森堡不確定性原理:Δp·Δx≥h/4π。
1927年——索爾維會議,提出了量子力學的哥本哈根解釋。
1928年——保羅-狄拉克建立了量子力學的狄拉克方程。
1929年——奧斯卡-克萊因預測了克萊因悖論,即量子隧穿效應。
1930年——保羅-狄拉克假設了正電子。
1930年——保羅-狄拉克提出空穴理論( Hole Theory)(也叫狄拉克海模型)。
1932年——約翰-馮-諾伊曼從厄米特運算元和線性代數的角度描述了量子力學的數學基礎。
量子力學的興起(20世紀中期-20世紀後期)
隨著量子力學的基礎工作和數學的建立,物理學家試圖完成以前不完整的原子圖,並在這個過程中發現了新的粒子。因此,開始了對粒子物理學的探索,而這一探索是由J。J。湯姆森開始的。關鍵的物理學家包括理查德-費曼。
1932年——詹姆斯-查德威克發現了原子中的中子。
1932年——卡爾-D-安德森發現了正電子。
1935年——愛因斯坦、波多爾斯基和羅森發表了開創性的EPR悖論論文,他們在論文中挑戰了量子力學的完整性,支援隱變數理論(見玻姆解釋)。
1935年——薛定諤提出了著名的薛定諤的貓思想實驗,展示了量子疊加的意義。
1936年——卡爾-安德森發現了μ介子(muon)。
1939年——奧托-哈恩和弗裡茨-斯特拉斯曼發現鈾的核裂變。
在二戰的陰影下,羅伯特-奧本海默等人領導了曼哈頓計劃。世界的焦點從科學轉向武器,這一時期發明了原子彈、氫彈和其他熱核武器。同時,對量子力學的許多不同解釋開始發展,新興的粒子物理學領域引起了物理學家的注意。與此同時,量子場理論領域的工作也在繼續,量子計算機的概念也首次被理論化。
1942-1945年——奧本海默發現了量子隧穿。
1945年——惠勒和理查德-費曼提出惠勒-費曼理論。
1948年——朝永振一郎和施溫格在量子場論的方法中提出了重正化理論。
1948年——理查德-費曼介紹了量子力學的路徑積分表述,並提出了費曼圖的概念。
1949年——弗里曼-戴森發明了戴森級數。
1952年——大衛-玻姆提出了量子力學的玻姆解釋(也稱為隱變數理論和試驗波理論)。
1952年——沃爾夫岡-保羅(不要與沃爾夫岡·泡利混淆)發明了離子阱(後來用於離子阱量子計算)。
1956年——吳健雄進行了吳氏實驗,證明弱相互作用中的宇稱不守恆(parity violation )。
1957年——休-埃弗雷特提出了量子力學的多世界解釋。
1961年——Clauss Jnsson進行了電子的雙縫實驗,確立了波粒二象性是量子力學的基本屬性。
1963年——尤金-維格納為量子力學中對稱性的發展奠定了基礎。
1964年——約翰-斯圖爾特-貝爾提出貝爾不等式(又稱貝爾定理),以推翻量子力學中的隱變數理論,解決了EPR “悖論”。
1971年——馬丁努斯-J-G-維特曼和傑拉杜斯-特霍夫特預測膠子的存在。
1982年——理查德-費曼在他的論文《用計算機模擬物理學》中介紹了量子計算機的概念。
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