量子簡史(1672——2021),從一個光子說起

在這篇文章中,我總結了迄今爲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爲標誌--牛頓的(微粒說)和惠更斯的(波浪理論)。

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。

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。

量子力學的引入(20世紀初至20世紀中葉)

隨着19世紀的到來,一個名爲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,他稱之爲 "量子理論 "的理論。今天,馬克斯-普朗克被銘記爲 "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(儘管他因其概率行爲而反對量子力學)、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。

在之前的發現和以量子和相對論爲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。

量子力學的興起(20世紀中期-20世紀後期)

隨着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。

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。

量子應用(20世紀末-現在)

隨着費曼提出在量子硬件上模擬量子現象的想法,建立量子應用的競賽變得更激烈。這一時期,伴隨着新的量子協議硬件實現,以及量子算法的發明。同時,在理論物理學領域出現了名爲超弦理論和M理論的新理論。

建造量子計算機的競賽開始了,由谷歌和IBM這樣的科技巨頭帶頭。人們更加重視量子現象的應用。同時,新的物理學路線發展起來,尋求將量子力學與引力合併爲量子引力,尋求量子力學和絃理論的不同方法。

至此,我們完成了量子發展的時間表(尚未完成)。但是,正如我們所說的,這是一個動態的列表,隨着更多的發展出現和我們對宇宙最小尺度的認識的擴大,這個列表會不斷地被更新。