量子简史(1672——2021),从一个光子说起

在这篇文章中,我总结了迄今为止在量子历史上发生的所有主要/次要事件,以及可能的,在不远的将来会发生的一些事件。首先要记住的是,量子力学的历史并不是一条笔直的道路,它有过转折,也不是静态的。它是一个动态的、不断发展的研究领域,这就需要不时地更新这个历程。

前量子时代(16世纪-20世纪初)

量子物理学的早期是以经典力学、原子结构解释和电磁学来解释量子现象的。牛顿、惠更斯、杨、麦克斯韦等人做出了重要贡献。

在很早的时期,该领域的发展以两种光的理论为标志--牛顿的(微粒说)和惠更斯的(波浪理论)。

奥斯特( Oersted)对电磁学的发现开始了一连串的电动力学实验,最终导致了麦克斯韦方程的发现。

在19世纪末,物理学家们对原子的物理学感到惊叹。全世界科学界的焦点转移到发现原子内部的结构。在这一时期,亚原子粒子、原子结构和放射性的概念开始出现。

量子力学的引入(20世纪初至20世纪中叶)

随着19世纪的到来,一个名为量子力学的新物理学领域开始崛起。这一新理论解决了以前牛顿时代未解决的物理问题。所有这些都始于马克斯-普朗克对黑体辐射的解释,他称之为 "量子理论 "的理论。今天,马克斯-普朗克被铭记为 "量子力学之父"。这一时期出现了一些有史以来最著名的物理学家,包括阿尔伯特-爱因斯坦(尽管他因其概率行为而反对量子力学)、马克斯-普朗克、尼尔斯-玻尔、埃尔温-薛定谔、保罗-狄拉克、维尔纳-海森堡等人。

在之前的发现和以量子和相对论为首的科学发现的突然繁荣之后,一个新的物理学领域——量子力学的形式化变得清晰起来。玻尔,海森堡,薛定谔从20世纪20年代开始发展这种正式化,很快马克斯·玻恩,保罗·狄拉克和约翰·冯·诺伊曼等人加入了这个行列。

量子力学的兴起(20世纪中期-20世纪后期)

随着量子力学的基础工作和数学的建立,物理学家试图完成以前不完整的原子图,并在这个过程中发现了新的粒子。因此,开始了对粒子物理学的探索,而这一探索是由J.J.汤姆森开始的。关键的物理学家包括理查德-费曼。

在二战的阴影下,罗伯特-奥本海默等人领导了曼哈顿计划。世界的焦点从科学转向武器,这一时期发明了原子弹、氢弹和其他热核武器。同时,对量子力学的许多不同解释开始发展,新兴的粒子物理学领域引起了物理学家的注意。与此同时,量子场理论领域的工作也在继续,量子计算机的概念也首次被理论化。

量子应用(20世纪末-现在)

随着费曼提出在量子硬件上模拟量子现象的想法,建立量子应用的竞赛变得更激烈。这一时期,伴随着新的量子协议硬件实现,以及量子算法的发明。同时,在理论物理学领域出现了名为超弦理论和M理论的新理论。

建造量子计算机的竞赛开始了,由谷歌和IBM这样的科技巨头带头。人们更加重视量子现象的应用。同时,新的物理学路线发展起来,寻求将量子力学与引力合并为量子引力,寻求量子力学和弦理论的不同方法。

至此,我们完成了量子发展的时间表(尚未完成)。但是,正如我们所说的,这是一个动态的列表,随着更多的发展出现和我们对宇宙最小尺度的认识的扩大,这个列表会不断地被更新。