量子力学百年回顾

量子力学发展史 1量子力学发展史摘要：本文通过对量子力学发展的研究，总结量子力学的发展史．关键字：量子力学；量子理论；量子；薛定谔；海森堡1 引言量子论和相对论是现代物理学的两大基石。

它的建立耗时几十载，至今仍在进一步完善之中。

量子力学设计的问题之广也是其他理论所望尘莫及的，整个微观领域都有它的踪影，有些宏观领域如超导、超流、半导体导电行为、宏观量子隧道效应等也都需要量子理论的解释。

量子力学已成为现代物理学的基础之一。

然而量子理论也是建立在前人大量的工作基础之上的，其中主要的贡献者有大家熟悉的普朗克、爱因斯坦、尼尔斯·波尔和德布罗意等。

可以说量子论给我们提供了新的关于自然界的表述方法和思考方法。

量子力学揭示了微观物质世界的基本规律，为原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学奠定了理论基础。

2 旧量子论量子力学是在旧量子论的基础上发展起来的。

旧量子论包括普朗克的量子假说、爱因斯坦的光量子理论和玻尔的原子理论。

2.1 量子假说1900年，普朗克提出辐射量子假说，假定电磁场和物质交换能量是以间断的形式（能量子）实现的，能量子的大小同辐射频率成正比，比例常数称为普朗克常数，从而得出黑体辐射能量分布公式，成功的解释了黑体辐射现象。

2.2 光量子理论1905年，爱因斯坦引进光量子（光子）的概念，并给出了光子的能量、动量与辐射的频率和波长的关系，成功的解释了光电效应。

其后，他又提出固体的振动能量也是量子化的，从而解释了低温下固体比热问题。

量子力学发展史11913年，玻尔在卢瑟福有核原子模型的基础上建立起原子的量子理论。

按照这个理论，原子中的电子只能在分立的轨道上运动，原子具有确定的能量，它所处的这种状态叫“定态”，而且原子只有从一个定态到另一个定态，才能吸收或辐射能量。

这个理论虽然有许多成功之处，但对于进一步解释实验现象还有许多困难。

3 量子理论建立3.1 过渡在人们认识到光具有波动和微粒的二象性之后，为了解释一些经典理论无法解释的现象，法国物理学家德布罗意于1923年提出微观粒子波粒二象性的假说。

量子力学时间轴
量子力学时间轴
1. 1900年：物理学家爱因斯坦提出的量子力学，是物理学中描述微观
世界的理论之一。

2. 1905年：爱因斯坦提出“光量子假说”，称电磁波是由光量子组成的。

3. 1913年：德国物理学家霍金斯提出有关原子结构的量子模型。

4. 1924年：爱因斯坦提出量子力学统计概念，揭示物质的统计学特征。

5. 1925年：正卜马提出哥本哈根解释，阐明了量子波动是原子结构的
基础。

6. 1926年：延鲁斯发现量子力学的隐形属性，称为“量子跳跃”。

7. 1927年：贝多提出质量-能量关系，揭示了能量的微观性质。

8. 1928年：布特维拉介绍量子的叠加性，表明量子系统的行为是彼此
叠加的。

9. 1929年：贝多提出量子学的统计解释框架，引入了量子数值的概念。

10. 1935年：和他的协作者马斯尔通过费米定理提出普朗克-费米定律，表明普朗克定律具有复杂的量子力学特性。

11. 1947年：斯特林和保罗提出轨道确定性原理，解释了原子结构在某
些情况下的量子力学性质。

12. 1957年：贝森和博格定义量子计算机与量子力学的统一视角，将量
子力学的概念引入计算机领域。

13. 1964年：量子场论从量子力学中单独分离出来，提出引力和物质在
量子尺度上的联系。

14. 1990年：光量子学把量子力学与光学融合了起来，实现了对光力学
现象的完全量子力学解释。

量子力学发展重大事件1690年，惠更斯出版《光论》，波动说被正式提出1704年，牛顿出版《光学》，微粒说成为主导（与胡可第一次微波大战）1807年，杨整理了光方面的工作，提出了双缝干涉实验，波动说再一次登上舞台1819年，菲涅尔证明光是一种横波1856－1865，麦克斯韦建立电磁力学，光被解释为电磁波的一种1885年，巴尔末提出了氢原子光谱的经验公式1887年，赫兹证实了麦克斯韦电磁理论，但他同时也发现了光电效应现象1893年，黑体辐射的维恩公式被提出1896年，贝克勒耳发现了放射性1896年，发现了光谱的塞曼效应1897年，J.J.汤姆逊发现了电子1900年，普朗克提出了量子概念，以解决黑体问题1905年，爱因斯坦提出了光量子的概念，解释了光电效应1910年，α粒子散射实验1911年，超导现象被发现1913年，玻尔原子模型被提出1915年，索末菲修改了玻尔模型，引入相对论，解释了塞曼效应和斯塔克效应1918年，玻尔的对应原理成型1922年，斯特恩-格拉赫实验1923年，康普顿完成了X射线散射实验，光的粒子性被证实1923年，德布罗意提出物质波的概念1924年，玻色-爱因斯坦统计被提出1925年，泡利提出不相容原理1925年，戴维逊和革末证实了电子的波动性1925年，海森堡创立了矩阵力学，量子力学被建立1925年，狄拉克提出q数1925年，乌仑贝克和古德施密特发现了电子自旋1926年，薛定谔创立了波动力学1926年，波动力学和矩阵力学被证明等价1926年，费米-狄拉克统计1927年，G.P.汤姆逊证实了电子的波动性1927年，海森堡提出不确定性原理1927年，波恩作出了波函数的概率解释1927年，科莫会议和第五届索尔维会议召开，互补原理成型1928年，狄拉克提出了相对论化的电子波动方程，量子电动力学走出第一步1930年，第6届索尔维会议召开，爱因斯坦提出光箱实验1932年，反电子被发现1932年，查德威克发现中子1935年，爱因斯坦提出EPR思维实验1935年，薛定谔提出猫佯谬1935年，汤川秀树预言了介子1938年，超流现象被发现1942年，费米建成第一个可控核反应堆1942年，费因曼提出路径积分方法1945年，第一颗原子弹爆炸1947年，第一个晶体管1948年，重正化理论成熟，量子电动力学被彻底建立1952年，玻姆提出导波隐变量理论1954年，杨-米尔斯规范场，后来发展出量子色动力学1956年，李政道和杨振宁提出弱作用下宇称不守恒，不久被吴健雄用实验证实1957年，埃弗莱特提出多世界解释1960年，激光技术被发明1963年，盖尔曼等提出夸克模型1964年，贝尔提出贝尔不等式1964年，CP对称性破缺被发现1968年，维尼基亚诺模型建立，导致了弦论的出现1970年，退相干理论被建立1973年，弱电统一理论被建立1973年，核磁共振技术被发明1974年，大统一理论被提出1975年，τ子被发现1979年，惠勒提出延迟实验1982年，阿斯派克特实验，定域隐变量理论被排除1983年，Z0中间玻色子被发现，弱电统一理论被证实1984年，第一次超弦革命1984年，格里芬斯提出退相干历史解释，后被哈特尔等人发扬1986年，GRW模型被提出1993年，量子传输理论开始起步1995年，顶夸克被发现1995年，玻色-爱因斯坦凝聚在实验室被做出1995年，第二次超弦革命开始。

量子力学发展历史量子力学诞生至今一百年。

经过一百年的发展，它由原子层次的动力学理论，已经向物理学和其他学科以及高新技术延伸。

而事实上，它已超出物理学范围；它不仅是现代物质科学的主心骨，又是现代科技文明建设的主要理论基础之一。

一.量子力学的发展19世纪末20世纪初，人们认为经典物理发展很完美的时候，一系列经典理论无法解释的现象一个接一个的发现了。

这些困难被看做是“晴朗天空的几朵乌云”，正是这几朵乌云引发了物理界的变革。

下面简述这几个困难：⑴ 黑体辐射完全黑体在与热辐射达到平衡时，辐射能量密度随频率变化会有一个曲线。

韦恩从热力学普遍理论考虑以及分析实验数据的得出一个半经验公式。

但是韦恩公式并不是与所有实验数据吻合的很好。

在长波波段，韦恩公式与实验有严重偏离。

这促使普朗克在韦恩公式和瑞利-金斯的公式之间寻求协调统一，结果得出一个两参数的普朗克公式，此公式不仅与实验符合的最好，而且形式最简单（韦恩公式除外）。

普朗克提出这个公式后，许多实验物理学家立即用它去分析了当时最精确的实验数据，发现符合的非常好。

他们认为，这样简单的一个公式与实验如此符合，绝非偶然，在这公式中一定蕴藏着一个非常重要但尚为被人们揭示出的科学原理。

⑵ 光电效应直到电子发现后，人们才认识到光电效应是由于紫外线照射，大量电子从金属表面逸出的现象。

经过实验研究，发现光电效应呈现下列几个特点：① 对于任何一种金属都有一个确定的临界频率。

照射光频率必须大于临界频率时，才能观测到光电子从电极上逸出。

② 光电子的能量与照射光的频率有关，而与光强度无关。

光强度只影响到光电流的强度即单位时间从金属电极单位面积上逸出的电子的数目。

这些都与经典电磁理论是不相符的，经典的电磁理论是无法解释这些特点的。

⑶ 原子的线状光谱及其规律人们发现光谱线波长有一定的规律且原子光谱是呈分离的线状光谱而不是连续分布。

原子的线状光谱产生的机制是什么？这些谱线的波长为什么有这样简单的规律？⑷ 原子的稳定性卢瑟福的原子模型成功的解释∂粒子的大角度偏转，但它也是不完美的，还存在着一些问题.二．早期量子论2.1 普朗克的量子假说1900年，普朗克推导出一个关于黑体辐射的公式。

简述量子力学的发展历程
量子力学是一门研究物质微观结构和微观现象的学科，它的发展历程可以分为以下几个阶段：
一、经典力学时期：19世纪末至20世纪初，德布罗意等人提出波粒二象性假说，但经典力学无法解释实验结果。

二、早期量子力学阶段：20世纪初至20世纪中期，普朗克、爱因斯坦、玻尔等人提出量子假设、波动力学和矩阵力学等理论，奠定了量子力学基础。

三、中期量子力学阶段：20世纪中期至70年代，狄拉克、费曼等人提出了量子场论和路径积分等新理论，丰富了量子物理学。

四、现代量子力学阶段：20世纪70年代至今，量子力学被应用于计算机、通信、生物学等领域，涌现出量子力学的多种应用。

总之，量子力学的发展历程不仅是一场物理学的革命，也是人类认识世界、理解自然规律的一次壮举。

量子力学发展史详细量子力学是一门研究微观世界中微观粒子行为的科学。

它的发展历程可以追溯到19世纪末和20世纪初。

1897年，英国物理学家汤姆孙发现电子，并确定其具有粒子性质。

几年后，他提出了原子的模型，即“面包糠模型”，将电子沿轨道分布在原子核周围。

1913年，丹麦物理学家玻尔提出了原子的第一个量子理论，即玻尔模型。

他指出，电子只能沿特定的轨道运动，并具有特定的能量级。

这些轨道和能量级被称为量子态。

1924年，法国物理学家德布罗意提出了粒子具有波动性的假设，即德布罗意波。

他认为，所有物质都具有波粒二象性，没有完全的粒子性和波动性之分。

这为后来量子力学的建立做出了贡献。

1926年，德国物理学家薛定谔发表了量子力学的基本方程，即薛定谔方程。

这个方程描述了微观粒子的运动方式，通过求解薛定谔方程，可以得出粒子的能量和波函数。

1927年，丹麦物理学家卡尔·逻辑提出了量子力学的基本原则，即哥本哈根解释。

这个解释指出，测量结果是随机的，而波函数则代表了系统的概率分布。

20世纪上半叶，许多科学家在量子力学的基础上进行了深入研究。

其中，保罗·狄拉克提出了狄拉克方程，描述了电子的相对论性运动。

此外，玻恩、海森堡、狄拉克等人还对量子力学的理论框架进行了修正和发展，建立了量子场论。

随着时间的推移，量子力学在理论和实验上取得了许多重要的突破。

例如，量子电动力学的建立、量子力学的统计解释、量子纠缠和量子计算等。

总之，量子力学的发展历史是一部充满探索和突破的故事。

通过科学家们的努力和不断的研究，量子力学为我们理解微观世界的规律提供了重要的理论基础。

量子物理百年回顾（一）D. Kleppner & R. Jackiw全面列举一下20世纪最有影响的科学进展应当包含广义相对论、量子力学、宇宙大爆炸、遗传密码的破译、生物进化理论和其他一些读者喜欢的课题。

在这些进展当中，量子力学深层次的根本属性使得它处在一个最为独特的位置。

它迫使物理学家们改造他们关于实在的观念；迫使他们重新审视事物最深层次的本性；迫使他们修正位置和速度的概念以及原因和结果的定义。

尽管量子力学是为描述远离我们的日常生活经验的抽象原子世界而创立的，但它对我们日常生活的影响无比巨大。

没有量子力学作为工具，就不可能有化学、生物、医学以及其他每一个关键学科的引人入胜的进展。

没有量子力学就没有全球经济可言，因为作为量子力学的产物的电子学革命将我们带入了计算机时代。

同时，光子学的革命也将我们带入信息时代。

量子物理的杰作改变了我们的世界，科学革命为这个世界带来了的福音，也带来了潜在的威胁。

量子力学既不象广义相对论那样来自于对引力与几何关系的光辉洞察力，也不象DNA的破译那样揭开了生物学一个新的世界的神秘面纱，它的起源不是一步到位的，是历史上少有的天才荟萃在一起共同创造了它。

量子的概念如此的令人困惑以至于在引入它以后的20年中几乎没有什么根本性的进展，后来一小撮物理学家花了三年时间创立了量子力学。

这些科学家为自己所做的事情所困扰，甚至有时对自己的所作所为感到失望。

或许用下面的一段观察资料能最好地描述这个至关重要但又难以捉摸的理论的独特地位：量子理论是科学史上能最精确地被实验检验的理论，是科学史上最成功的理论。

量子力学深深地困扰了它的创立者，然而，直到它本质上被表述成通用形式75年后的今天，一些科学界的精英们尽管承认它强大的威力，却仍然对它的基础和基本阐释不满意。

今年是Max Planck提出量子概念100周年。

在他关于热辐射的经典论文中，Planck假定振动系统的总能量不能连续改变，而是以不连续的能量子形式从一个值跳到另一个值。

简述量子力学发展历程量子力学是一种描述微观世界的物理学理论,自20世纪早期以来一直在不断发展和扩展。

以下是量子力学的发展历程及其重要里程碑:1. 早期的研究:在20世纪早期,一些物理学家开始探索微观世界的规律。

其中最著名的是德国物理学家马克斯·玻恩(Max Born)和保罗·狄拉克(Paul Dirac)。

他们在1925年发表了一篇名为《量子力学原理》(The Principles of Quantum Mechanics)的论文,提出了量子力学的基本原理。

2. 波粒二象性:在20世纪30年代,波粒二象性成为量子力学中的一个重要概念。

这意味着,微观粒子既可以像粒子一样表现,也可以像波一样表现,而这两种表现方式在某些情况下可以相互转换。

这个概念为量子力学的发展奠定了基础。

3. 不确定性原理:在20世纪40年代,不确定性原理成为量子力学中的一个基本原理。

它表明,在某些情况下,我们无法同时准确地知道粒子的位置和动量。

这个原理推动了量子计算和量子通信等领域的研究。

4. 量子纠缠:在20世纪50年代,量子纠缠成为量子力学中的一个重要概念。

当两个或更多的粒子发生纠缠时,它们之间的关系类似于经典物理学中的两个物体之间的关系。

这个概念为量子计算和量子通信等领域的研究奠定了基础。

5. 量子隐形传态:在20世纪60年代,量子隐形传态成为量子力学中的一个重要概念。

它表明,可以通过量子隐形传态的方法将信息从一个地方传递到另一个地方,而不需要实际传递物质。

这个概念为量子通信等领域的研究奠定了基础。

6. 量子计算:在20世纪70年代和80年代,量子计算成为量子力学的一个重要研究方向。

通过利用量子纠缠和量子隐形传态等概念,研究人员可以开发更高效的计算机算法。

7. 量子纠错:在20世纪90年代,量子纠错成为量子力学的一个重要研究方向。

它表明,可以利用量子纠错的方法来解决经典物理学中的错误预测问题。

这个研究为量子通信和量子计算机等领域的研究奠定了基础。

量子力学史话
量子力学史话始于1900年，当时还没有它分支的确切称谓。

1900年，爱因斯坦发表有关光的文章，并假定其中的一个假设：光把能量分割成不
可分割的“能量粒子”。

尽管没有太多的思想支撑，但这项假设引起了量
子现象的注意。

1905年，爱因斯坦发表了另一篇著名的文章，其中他将
光的特性以粒子的形式描述出来，并将它称为量子。

1913年，费米提出
了量子假设，即光和物质在不同情况下都可以表现出粒子和波动两种性质。

量子力学被认为是由此而产生。

1920年，哈勃和布里奥多提出了为量子
力学建立定量框架的想法，但因缺乏必要的数学知识而放弃了该想法。

1925年，由爱因斯坦、贝尔、布里奥多、哈德曼和比尔克提出的量子力
学的具体框架被完善，经历了数十年的研究后，成为现代物理学中不可缺
少的理论。

今天，它仍然是物理研究的重要工具，对于理解微观宇宙的性
质起着重要的作用。

扭转经典物理局面——量子力学的发展历程量子力学是20世纪最为重要的科学领域之一，其发展历程极其丰
富多彩，也充满着不少惊人的发现。

下面，我们就来回顾一下量子力
学发展的几个关键时刻。

第一个里程碑是1900年，德国物理学家普朗克提出了量子化概念，通过假设能量不是连续的而是离散的，解释了黑体辐射的问题。

这个
假设对于当时的经典物理学是一个巨大冲击。

接下来的一个重要事件是1913年，玻尔发现了氢原子的能级结构，并提出了波尔理论。

这个理论成为了量子力学的基石之一。

在波尔理
论的框架中，电子的能量只能取离散值，这种离散的粒子称为量子。

1924年，印度物理学家玛丽·库里发现波尔理论无法解释一些实验，提出了概率波理论。

1930年代，祖基尔和艾因斯坦等人争论量子
力学的理论基础，在统计解释和波恩规则等方面有了重要进展。

中心课题之一是量子纠缠和测量问题。

贝尔不等式告诉我们，在
一些情况下，量子力学预测的结果是经典统计学无法解释的。

贝尔的
实验对于量子力学在多粒子系统中的应用提供了奠基性的实验支持。

此外，由于量子力学和经典物理学间的巨大鸿沟，发生了许多的
争端和争议。

例如，艾因斯坦就通过思想实验提出了著名的“薛定谔
的猫”问题。

可以说，科学史上没有一个科学领域，像量子力学这样
具有如此深刻和广泛的影响力。

量子力学发展史量子力学是一门研究微观粒子的科学，是近代物理学的重要分支。

量子力学的发展可以分为几个阶段：1. 1900年，瑞士物理学家阿尔伯特·爱因斯坦发表了论文《光电效应的统计学意义》，提出了能量是分离的粒子形式存在的概念，为量子力学的发展奠定了基础。

2. 1925年，爱因斯坦又发表了论文《原子结构的几何学意义》，提出了波动原理，即微观粒子的运动不是连续的，而是呈现波动形式。

3. 1926年，德国物理学家爱因斯坦、荷兰物理学家伯恩和德国物理学家布鲁诺·布拉格发表了论文《量子力学的基本原理》，提出了量子力学的基本原理。

4.后来，量子力学得到了进一步发展，出现了许多新的理论和方法，如矩阵力学、相对论量子力学、量子场论等。

这些理论和方法为解决许多微观粒子问题提供了有力的工具。

量子力学的发展为我们了解许多微观现象，如原子核、原子、分子、固体等提供了重要的理论基础，并在在量子力学发展的后期，又有许多重要的理论和发现。

这些理论和发现对我们对宇宙的认识和对技术的发展都有着深远的影响。

1. 1957年，美国物理学家李·汉密尔顿发现了量子动力学的不完备性定理，表明在量子力学描述中，存在一些现象是无法解释的。

2. 1964年，美国物理学家约翰·斯蒂芬·哈勃和美国物理学家罗伯特·沃恩发现了哈勃效应，表明在微观世界中，光的行为具有粒子性和波动性。

3. 1971年，美国物理学家詹姆斯·霍尔发现了霍尔效应，表明在微观世界中，电流也具有粒子性和波动性。

4. 1980年，美国物理学家理查德·费曼提出了量子计算的概念，并建立了量子计算的理论框架。

这为量子计算的实现提供了理论依据。

5. 1997年，美国物理学家罗伯特·沃恩和美国物理学家史蒂芬·埃里克森实现了量子力学发展的最新进展包括：1. 2012年，美国物理学家弗兰克·纽瓦克和欧拉·格林尼提出了量子力学的“量子信息”理论，表明量子力学可以用来进行量子信息的存储和处理。