量子力学与诺贝尔奖.
历届物理学诺贝尔奖

年份
获奖者
国籍
主要贡献
1901
Wilhelm Röntgen
德国
发现了X射线
1902
Hendrik Lorentz和Pieter Zeeman
荷兰、德国
发现了Zeeman效应
1903
Antoine Henri Becquerel、Pierre Curie和Marie Curie
法国
法国、美国
突破性的实验方法能够测量和操纵单个量子系统
2015
Takaaki Kajita和Arthur B. McDonald
日本、加拿大
发现中微子振荡,这表明中微子具有质量
2019
James Peebles、Michel Mayor和Didier Queloz
美国、瑞士
为我们理解宇宙演化和地球在宇宙中的位置做出的贡献
德国
发现了量子力学不确定性原理
1933
Erwin Schrödinger和Paul Adrien Maurice Dirac
奥地利、英国
发现了波动力学和量子电动力学
1945
Wolfgang Pauli
奥地利
发现、Walter Houser Brattain和William Bradford Shockley
美国
发现了一种具有分数电荷激发的新型量子流体
2009
Charles Kuen Kao、Willard S. Boyle和George E. Smith
英国、美国
在光通信光纤传输方面取得突破性成就,发明成像半导体电路——CCD传感器
2012
Serge Haroche和David J. Wineland
2022年诺贝尔物理学奖量子纠缠

2022年诺贝尔物理学奖量子纠缠2022 年诺贝尔物理学奖授予阿兰·阿斯佩(Alain Aspect)、约翰·克劳泽(John F. Clauser)和安东·塞林格(Anton Zeilinger),表彰他们“用纠缠光子进行实验,确立了贝尔不等式的违背,开创了量子息科学”。
其中,安东·塞林格是中国科大“爱因斯坦讲席教授”,他也是中国量子息领军人物潘建伟在奥地利留学时的博士生导师。
塞林格长期关怀中国科大国际合作和人才培养工作,积极推动中奥学术交流。
他曾多次做客中国科大“大师论坛”以及“墨子沙龙”活动,鼓励和引领青年学子投身量子科技事业。
2020年,安东·塞林格被授予“中国政府友谊奖”。
塞林格做客“墨子沙龙”,给青年学子讲述量子科学与技术(拍摄于2019年)值得一提的是,诺贝尔奖授予量子息科学,中国科学家也做出了重要贡献。
早在上世纪90年代,潘建伟就和导师塞林格一起开展量子息实验研究。
诺贝尔奖新闻发布会和获奖工作的官方介绍文件中,都大量引用了潘建伟及其团队的成果与贡献。
例如,诺奖官方介绍中着重强调了量子隐形传态、纠缠交换的首次实现等工作,而在这一系列工作中,潘建伟都起到了核心作用;诺奖新闻发布会上还重点展示了“墨子号”的工作,正是这些后续优秀工作的推动,量子息从早期的梦想变为现实,量子息先驱荣获诺奖更众望所归。
量子息科学是正在快速发展的新兴学科。
对于一个初生的孩子,他的力量,就是生长的力量。
我们有理由期待,量子息科学将给人们带来更多惊喜,而中国科学家也将做出更重要的贡献。
以下文章翻译自诺贝尔奖委员会对获奖工作的官方介绍文件。
量子力学的基础不仅仅是一个理论或哲学问题。
利用单粒子系统的特殊性质来构建量子计算机、改进测量、建造量子网络和安全的量子保密通,这些研究和进展正在蓬勃发展之中。
量子纠缠许多应用依赖于量子力学的一个独特性质:允许两个或更多粒子存在于一个共享的状态,无论它们相距多远。
半整数量子霍尔效应诺奖

半整数量子霍尔效应诺奖要说到量子霍尔效应,大家一定会觉得很高深,像是跟咱们平常的生活没啥关系。
但说实话,量子霍尔效应其实不简单,它不仅给咱们打开了一扇通向微观世界的大门,还因为它的发现,最近居然让两位科学家拿到了诺贝尔奖,真是让人既惊讶又佩服。
要知道,能拿诺贝尔奖的可不是随便谁都能做到的。
这不,半整数量子霍尔效应的出现,不仅让科学界瞪大了眼睛,还把量子物理这块儿原本冷冰冰的“硬盘”给烧热了,好像突然有了人类打开宇宙奥秘的新钥匙。
你要说这有多神奇,那可真是神奇得不能再神奇了!那这半整数量子霍尔效应到底是啥呢?简单来说,它是物理学家发现的一个新现象,和普通的霍尔效应有些区别。
说白了,就是当某些材料被冷到极低温,电流在它们里面流动时,竟然会出现一种让人咋舌的“量子化”现象。
换句话说,就是它们在特定条件下,能量以非常“整齐”的方式跳跃,就像你在街头看舞者跳舞,每一步都很精准,一点不差。
而这种现象不仅非常奇怪,而且看起来好像违背了常理,仿佛是量子世界专属的秘密武器。
谁能想到,这些小小的粒子,竟然能做出这么匪夷所思的动作?当科学家发现了这一点,所有的目光都集中在了他们身上。
就像一个突然冒出来的黑马,大家都在猜:它到底隐藏了什么深不可测的奥秘?事情并没有就此停住。
后来,科学家们又发现,这种现象的“半整”形式,不仅仅是偶然,它还揭开了物质世界的新篇章。
这些半整量子霍尔效应的发现,简直让量子物理学的舞台更热闹了起来。
你瞧,这些原本看似枯燥的数字和公式,现在变得格外引人注目。
说实话,谁能想到,一个小小的电子竟然能在科学家手中演绎出如此奇妙的“舞蹈”呢?不得不提的诺贝尔奖的授予可是得了个大大的肯定。
你想,这么复杂的理论,能被发现并且证明,绝对不是小打小闹能做到的。
它是全世界科学家心血的结晶,是他们用几十年甚至几代人默默付出,终于揭开的一张神秘面纱。
而这个奖项的背后,不仅仅是两位获奖人的荣誉,更多的是对无数科研工作者的致敬。
谁首先提出了量子力学理论?

谁首先提出了量子力学理论?量子力学是研究物质和辐射在微观尺度下的行为和相互作用的理论。
其创始人主要是以下这些人:一、马克斯·普朗克马克斯·普朗克(Max Planck)是量子力学的开拓者之一,他在1900年提出了量子假说,指出物质辐射由许多特定频率的能量组成,能量的最小单位为量子。
这一假说带来了现代物理学的革命性的转变,而普朗克也因此获得了1932年的诺贝尔物理学奖。
二、阿尔伯特·爱因斯坦阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)在1905年发表了著名的相对论,它改变了人们对时空的看法。
1917年,爱因斯坦又发表了量子理论的一篇论文,它解释了一个新的现象:光电效应。
文中提到,光子不是波动性能量,而是微粒子,它的能量和频率不同于传统的波动性质,且永远保持不变。
这个理论被人们称为“光量子论”。
三、尼尔斯·玻尔尼尔斯·玻尔(Niels Bohr)于1913年提出了一个新的原子结构理论,凭借着该理论,玻尔解释了氢原子光谱的规律,并提出了“亚稳态”的概念,奠定了量子力学的基础。
这个理论揭示了电子在原子轨道上的运动,给人们带来了一个全新的理解和描述微观世界的方式。
玻尔因此获得了1922年的诺贝尔物理学奖。
四、沃纳·海森伯沃纳·海森伯(Werner Heisenberg)是量子力学矩阵力学的创始人之一,他于1925年提出了不确定性原理,该原理说明了无法同时精确测量一物理量的位置和动量,海森伯在量子力学的理论体系中所占份额相当大,他还因此于1932年获得了诺贝尔物理学奖。
总之,量子力学的发展离不开以上伟大物理学家的贡献和探索,他们用自己深厚的物理学功底和创新的思维,创造了量子力学这个震撼人心、改变世界的学科。
现今,量子力学已经不断地推进着信息科技、材料科学、能源技术等各个领域的发展,对人类的进步和未来具有不可估量的影响。
反常量子霍尔效应诺贝尔奖

反常量子霍尔效应诺贝尔奖反常量子霍尔效应是指在半导体材料中观察到的量子霍尔效应的一种特殊形式。
这一现象于1985年被德国物理学家冯·克卢赫和美国物理学家罗伯特·拉夫里达斯首次发现,并因其重要性而在2016年被授予诺贝尔物理学奖。
量子霍尔效应是指电子在强磁场作用下沿着材料表面产生的电场,从而使电子在材料中沿特定的方向运动,出现电流。
这一效应在20世纪80年代被发现,极大地推动了半导体物理学的发展。
但在一般情况下,电子在霍尔效应中的行为是受到磁场和电子间相互作用的影响的。
反常量子霍尔效应则是一种例外,其中电子运动的方式不受这种相互作用的影响,而是与电子自旋之间的相互作用相关。
反常量子霍尔效应的理论基础是拓扑物态理论,它描述了一类特殊的物态——拓扑绝缘体。
在拓扑绝缘体中,电子的行为受到量子力学的拓扑性质的支配,而不是受到电子间相互作用的影响。
这一新颖的物态在理论上得到了广泛的研究,并在实验上得到了验证。
冯·克卢赫和拉夫里达斯在研究半导体中的拓扑物态时,意外地发现了反常量子霍尔效应。
他们通过将薄层的汞铋碲化物置于磁场中,并且控制磁场的方向和强度,成功地观察到了反常量子霍尔效应产生的电势差。
这一观测结果确认了拓扑绝缘体在实验上的存在,并表明了其在量子计算和能源传输方面的潜在用途。
反常量子霍尔效应的发现具有重要的科学意义和应用价值。
首先,它证实了拓扑绝缘体的存在,并为拓扑物态的研究提供了一个有力的实验平台。
其次,反常量子霍尔效应具有低能耗和高速传输的特点,因此具有广泛的应用前景。
例如,在量子计算领域,反常量子霍尔效应提供了一种新的信息传输方式,可以实现更加高效的量子比特传输。
此外,反常量子霍尔效应也可以应用于新型的能源器件和电子器件的设计。
为了更好地理解和利用反常量子霍尔效应,科学家们进行了大量的实验和理论研究。
他们进一步深入探索了拓扑物态的性质,发展了更加完善的理论模型,同时也在实验上不断地寻找新的拓扑绝缘体材料。
结构化学发展历史与Nobel奖

结构化学发展历史与Nobel奖1. 量子力学(QM—Quantum Mechanics)普朗克(1858-1947, Max Karl Ernst Ludwig Planck)因发现能量子(量子理论)获1918年Nobel 物理奖爱因斯坦(1879-1955, Albert Einstein)因在数学物理方面的成就,特别是发现了光电效应规律,获1921 年Nobel物理奖尼尔斯·玻尔(1885-1962, Niels Henrik David Bohr)因原子结构和原子辐射的研究,获1922年Nobel物理奖德布罗意(1892-1987, Louis Victor De Broglie)因发现电子的波动性,获1929年Nobel物理奖海森伯(1901-1976,Werner Heisenberg)因创立量子力学和应用该理论发现氢的同位素1932 年获Nobel物理奖薛定谔(1887-1961, Erwin Schrödinger)发现原子理论的有效新形式波动力学狄拉克(1902-1984,Paul Advien Maurice Dirac)相对论性的波动力学方程,1933 年获Nobel物理奖泡利(1900-1958, Wolfgang Pauli)发现Pauli不相容原理,1945年获Nobel物理奖波恩(1882-1970, Max Born)量子力学基础研究,特别是波函数的统计解释, 1954年获Nobel物理奖2. 量子化学(QC — Quantum Chemistry)鲍林(1901-1994, Linus Carl Pauling)因对化学键本质的研究并用以阐明复杂物质的结构,1954年Nobel化学奖, 1962年Nobel和平奖马利肯(1896-1986, Robert Sanderson Mulliken)因在分子化学键和电子结构方面的奠基性工作—分子轨道理论, 1966年获Nobel化学奖福井谦一(1918-1998, Fukui Kenichi)前沿轨道理论霍夫曼(1937-, Roald Hoffmann)分子轨道对称守恒原理1981年获Nobel化学奖科恩(1923-, Walter Kohn)因发展密度泛函理论,1998年Nobel化学奖。
量子力学获得诺贝尔奖的科学家及其研究

量子力学是20世纪物理学领域的一项重大成就,该理论不仅深刻影响了科学的发展,也改变了人们对自然界的认识。
因其重要性,量子力学的研究者们在科学界享有盛誉,其中有许多科学家因其在该领域的卓越贡献而获得了诺贝尔奖。
本文将围绕量子力学获得诺贝尔奖的科学家及其研究展开介绍。
一、马克斯·波恩马克斯·波恩(Max Born,xxx - 1970年1月5日)是一位德国物理学家,因其在量子力学领域的贡献于1954年获得了诺贝尔物理学奖。
马克斯·波恩在量子力学的发展中起到了重要的推动作用,他参与了波恩统计解释、波恩规则和波恩近似等方面的研究工作,这些成果对量子力学的发展产生了深远影响,使其成为一项完整的理论体系。
波恩的荣誉证明了他在量子力学领域的杰出成就和对物理学的卓越贡献。
二、沃纳·海森堡沃纳·海森堡(Werner Heisenberg,xxx - 1976年2月1日)是一位德国物理学家,他是量子力学的奠基人之一,因其关于量子力学基础的贡献于1932年获得了诺贝尔物理学奖。
海森堡在研究中提出了著名的“海森堡不确定性原理”,这一原理彻底改变了人们对微观世界的认识,开启了微观粒子行为的全新方向。
海森堡的成就被认为是现代物理学的重要里程碑,对量子力学及其后续研究产生了深远影响。
三、沃尔夫冈·保罗沃尔夫冈·保罗(Wolfgang Pauli,1900年4月25日 - xxx)是一位奥地利物理学家,他因在量子力学领域的杰出贡献于1945年获得了诺贝尔物理学奖。
保罗在研究中提出了著名的“保罗不相容原理”,并对量子力学的发展做出了重要贡献。
他的研究成果对粒子物理学的发展产生了深远影响,并为后来的科学家们指明了前进的方向,使量子力学得以不断完善和发展。
四、里夫·希格斯里夫·希格斯(Rolf Higgs,1929年8月29日 - xxx)是一位苏格兰物理学家,他因在量子力学领域的突出贡献于2013年获得了诺贝尔物理学奖。
1932年诺贝尔物理学奖——沃纳·卡尔·海森堡因创立量子力学以及运

1932年诺贝尔物理学沃纳卡尔海森堡因削龙量子力学以及运用量子力学理论发现了同素异形氢沃纳•卡尔•海森堡(W e r n e r Karl H e i s e n b e r g,1901年12月 5曰一1976年2月 1曰,享年74岁),德国著名物理学家,哲学家,量子力学的主要创始人,哥本哈根学派的代表人物。
由于对量子力学理论的贡献,于1932年获得了诺贝尔物理学奖。
1923年,海森堡在慕尼黑大学获得理论物理学博士学位。
1927年,海森堡发表了《量子理论运动学和力学的直观内容》_文,提出了深具影响力的“测不准原理”,奠定了从物理学上解释量子力学的基础。
他认为,当我们的工作从宏观领域进入微观领域时,我们的宏观仪器(观测工具)必然会对微观粒子(研究对象)产生干扰。
平时人们只能用反映宏观世界的经典概念来描述宏观仪器所测量到的结果,这样,所测量到的结果就同粒子的原来状态不完全相同。
根据这个原理,海森堡宣称,人们不可能同时准确地确定一个物理的位置和速度,其中一个量测定得越准确,则另一个量就越不准确。
因此,在确定运动粒子的位置和速度时一定存在一些误差。
这些误差对于普通人来说是微不足道的,但在原子研究中却不容忽视。
“测不准原理”原则上可以影响到物理学上或大或小的各种现象,但它的重要性在物理学上的微观领域表现得更加明显。
通常,在实践中,如果研究中涉及的数量很大,那么统计的方法就为研究活动提供可靠的保障;然而如果涉及的数量很小时,那么“测不准原理”会让我们改变原有的物理因果关系的观点,并且接受“测不准’’这一结果。
这一原理的提出是对科学上的基本哲学观—决定论思想的一次重大革新:它告诉人们,测量仪器的不断改进,也不可能克服实际存在的误差。
因而,在实践中,这一原理被越来越多的科学家所接受。
海森堡是继爱因斯坦之后最有作为的科学家之一。
与爱因斯坦受普朗克的量子理论的启发而提出了光量子假设一样,海森堡也是得益于爱因斯坦的相对论的思路而于1925年创立起了矩阵力学,并提出不确定性原理及矩阵理论。
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u(ν、T) = 8πν2/c3·hν/(ehν/kT-1)
普朗克一生著述甚多,有《普通热化学概论》、 《热力学讲义》、《能量守恒原理》、《热辐射 理论》、《理论物理学导论》、《热学理论》、 《物理学论文与讲演集》、《物理学的哲学》等。
艾伯特·爱因斯坦 1921年诺贝尔奖
艾伯特·爱因斯坦 (1879-1955) 20世纪最伟大的科学家。 1905年,年仅26岁提出了光 量子的概念,得出了光电效 应的基本定律,并揭示了光 的波粒二重性本质,为量子 力学的建立奠定了基础。为 此荣获1921年度的诺贝尔物 理学奖。
普朗克 1918年诺贝尔奖获得者
普朗克(MaxKarl ErnstLudwig Planck, 1858~1947)德国理 论物理学家。量子论 的奠基人之一。
1900年,普朗克在黑体辐射研究中引人能量量 子概念,普朗克认为在黑体辐射中能量是一分一 份的,即E=HV,并提出了著名的黑体辐射公式
堡(1901-1976) 德国理论物理学家,矩阵力学的创建者,生于维尔兹堡。 1925年海森堡发表第一篇矩阵力学的论文《关于运动 学和动力学的量子力学解释》,认为量子力学的问题不 能直接用不可观测的轨道来表述,应该采用跃迁几率这 类可以观测的量来描述。接着,海森堡和玻恩、约尔丹 一起进行研究,创立了矩阵力学。 1927年海森堡提 出了测不准原理,即亚原子粒子的位置和动量不可能同 时准确测量。1928年,海森堡用量子力学的交换现象, 解释了物质的铁磁性问题。1929年,他与泡利提出相对 论性量子场论。1932年海森堡提出质子和中子实际上是 同一种粒子的两种量子状态。此外,海森堡还创立了粒 子相互作用的散射矩阵理论S矩阵理论。
爱因斯坦还创立了广义相对论(1916年完 成了总结性论文《广义相对论基础》)。 广义相对论是一个关于引力的理论,它在 狭义相对论的基础上进一步揭示了时空结 构同物质分布的关系,指出了物质间所存 在的万有引力,是由于物质的存在和分布 使时间和空间的性质不均匀(即时空弯曲) 而引起的。1917年,他的论文《根据广义 相对论对宇宙学所作的考察》,成为现代 宇宙学开创性文献。
爱因斯坦还证明了热的分子运动论,提出了测定 分子大小的新方法;提出了狭义相对论,对牛顿的 力学体系和绝对时空观进行了根本性的变革。他 指出物质运动与时间、空间不是各自孤立地存在 着的,而是有机地联系在一起,密不可分的。他 认为物体不是只有三维空间(长、宽、厚),而 是有四维(加上时间这一维空间)。根据狭义相 对论的原理,他推导出了著名的质能关系式 E=mc2,从而揭示了原子内部所蕴藏的巨大能量 的秘密。
薛定谔 1933年诺贝尔奖
薛定谔(1887~1961) 奥地利理论物理学家,是波动力学的创始人。
薛定谔于1926年独立地创立了波动力学, 提出了薛定谔方程,确定了波函数的变化规律。 薛定谔的理论,与海森伯所发展的形式不同, 但是薛定谔能够证明它们在数学上是等价的。 薛定谔波动方程提出之后,在微观物理学中得 到了广泛的应用。薛定谔的许多科学论著中, 以1927年和1928年发表的《波动力学论文集》 和《关于波动力学的四次演讲》最为著名。对于 固体的比热、统计热力学、原子光谱、镭、时间 与空间等方面,他都发表过研究论文。
1931年预言了反粒子的存在,电子一正电子对的 产生和湮没 1931年提出关于“磁单极”存在的 假设。论证了以磁单极为基础的对称量子电动力 学存在的可能性。1932年与福克和波多利斯基共 同提出多时理论。1933年提出反物质存在的假设。 假定了真空极化效应的存在。1936年建立了主要 是关于自由粒子的经典场的普遍理论。1937年提 出了引力随时间变化的假设。1942年为消除电子 固有能量的无限大值而引人不定度规的概念。 1962年提出u子的理论,在这个理论中u子被描 写为电子的振动状态。此后,主要研究引力理论 的哈密顿表述形式问题,以进一步把引力场量子 化。
狄拉克 1933年诺贝尔奖
狄拉克(1902~1984) 英国理论物理学家,量子力学的创始人之一 狄拉克在量子力学的理论基础特别是普遍变换理论的建立 方面,在相对论性电子理论的创立方面,以及在量子电动 力学和量子场论的建立方面,都做出了重大的贡献。1926 ~1927年,研究出量子力学的数学工具变换理论与费来 名自独立地提出具有半整数自旅粒子伪统计较(费米一 狄拉克统计法)。1927年提出二次量子化方法。把量子论 应用于电磁场,并得完第一个量子化场的模型,奠定了量 子电动上学的基础。1928年与海森伯合作,发现交换相互 作用,引入交换力。同年,建立了相对论性电子理论,提 出描写电子运动并且满足相对论不变性的波动方程(相对 论量子力学)。1930年提出“空穴”理论,预言了即正电子 的存在。
量子力学与诺贝尔奖
光信息科学与技术
0310333 0310336 0310348
刘世松 彭建强 张磊
量子力学是20世纪物理学的划时代成就,没 有量子力学和相对论的创立,就没有人类的 现代文明.毫无疑问,量子力学是人类科学发 展史上的伟大篇章,现在就让我们怀恋一下 眷写这伟大篇章的伟大人们:
量子力学的诺贝尔奖获得者们!
泡利 1945年诺贝尔奖
泡利(1900~1958) 瑞士籍奥地利理论物理学家 1924年发表《关于原子中电子群闭合与 光谱复杂结构的联系》,提出泡利不相 容原理:原子中不可能有两个或两个以 上的电子处于同一量子态。泡利有成就 的研究还有:相对论量子电动力学、基 本粒子的自族与统计分布律的关系、气 体和金属的顺磁性(导致了金属中的电子 量子论)、把单粒子的波动理论推广到多 粒子、介子的解释及核力等
尼尔斯·波尔 1922年诺贝尔奖
尼尔斯·波尔(1885-1962)
1913年,为解释原子吸收和发射,波尔把卢 塞福的有核原子模型和普朗克的量子论结合起 来,提出了著名的“波尔理论”——原子的定态 假设和频率法则,成功地解释了氢原子的光谱 规律。他认为,最简单的氢原子具有确定的、 量子化的能级。他假设,电子只有从一个允许 能级向另一个较低能级跃迁时才辐射能量,而 原子也只能以量子(hν)化的形式吸收能量 这里的hν对应于两个允许能级的能量差。
波恩当即看到海森伯理论的表达形式与矩阵代数相一致, 随后他和海森伯、约旦合作发表了长篇论文,以严整的数 学形式全面系统的阐明了海森伯的理论。
谢谢观看!
德布罗意 1929年诺贝尔物理学奖
德布罗意(1892~1989)
法国物理学家
1923年9~10月间,德布罗意连续在《法国科 学院通报》上发表三篇短文:《辐射──波和量 子》、《光学──光量子、衍射和干涉》、 《物理学──量子、气体动理论及费马原理》 在1924年通过的博士论文《量子论研究》中 他作了系统阐述,提出了德布罗意波(相波) 理论。这一理论以后为薛定愕接受而导致了 波动力学的建立。并且把爱因斯坦关于光的波 粒二象性的思想加以扩展。他认为实物粒子如 电子也具有物质周期过程的频率,伴随物体的 运动也有由相位来定义的相波即德布罗意波, 后来薛定愕解释波函数的物理意义时称为“物质波”。
波恩
1954年诺贝尔奖
波恩(1882-1970 )
著名的理论物理学家,量子力学的奠基人之一
1954年因对量子力学的基础研究,特别是对波 函数所作的统计解释获得诺贝尔奖
1923年开始,波恩致力于发展量子理论,海森 伯当时是他的助教和合作者,1925年海森伯天 才地提出其“关于运动学和力学关系的量子理论