一百年前，物理学的世界看起来井然有序，经典理论似乎能够解释一切。然而，一个关于“高温铁块会如何发光”的小问题，却像一颗石子投入平静的湖面，最终掀起了一场席卷整个科学界的巨大变革。这场变革的关键因素，名叫“量子”。

2025年，正是量子力学诞生一百周年。在这个特别的时刻，我们回顾这段不平凡的历史，会发现这远不止是一堆复杂的公式和深奥的理论。

本期的封面故事，将带你回到那个时代，去认识一群非凡的科学家，他们的故事里有天才的奇思妙想、激烈的学术争论，更有无畏的探索精神。

1900年 量子假说

我们会看到，这场革命的开端，源于普朗克一个被迫而为之的伟大假设，他本人却长时间视其为一种数学技巧。

1905年 光量子假说

我们会看到，爱因斯坦，这位最早洞察到量子重要性的人，后来却又为何终其一生都无法接受他亲手开启的那个充满概率和不确定性的新世界，留下了“上帝不掷骰子”的著名感叹。

1927年 索尔维会议

我们还将置身于索尔维会议的唇枪舌剑之中，见证爱因斯坦与玻尔之间那场关于实在本质、持续数十年的世纪论战。

这是一群杰出的物理学家——其中海森伯、狄拉克等许多人当时才二十几岁——为人类构建起了一座全新的物理学大厦。

从挑战常识的“波粒二象性”，到揭示微观世界内在局限的“不确定性原理”，再到爱因斯坦口中“幽灵般的”量子纠缠，这些曾经让地球上最聪明的头脑都感到困惑的迷思，如今已悄然走出象牙塔，化为我们手中的智能手机芯片、医院里的磁共振成像，以及正在叩响未来的量子计算机。

当我们谈论量子力学的应用，通常会提及两次革命性的浪潮。第一次量子技术革命，利用量子理论被动地理解和使用量子现象，带来了晶体管、激光、核能、磁共振等划时代的技术，深刻改变了人类社会。然而，更令人激动的是，如今我们正身处第二次量子技术革命的浪潮之中。

图：最早的晶体管

薛定谔在1952年写道：“我们从不，也无法只用单个电子、原子或（小）分子来做实验。在思想实验中，如果我们假设可以做到，这总会导致与常识相悖的荒谬推论。”这表明在当时，直接操控单个量子粒子仍是天方夜谭。然而，在过去五十年间，科学突破如星火燎原——2012年和2022年的诺贝尔物理学奖，正是授予了在操控单个量子系统和验证量子纠缠方面做出开创性贡献的科学家。这些进展打破了长期以来的“思想实验”局限，使得主动操控和利用量子叠加、量子纠缠等“纯量子”特性成为可能，开启了以量子计算、量子通信和量子精密测量为核心的第二次量子技术革命。

在这次前所未有的科技浪潮中，中国科学家凭借超前的战略布局和持续的研发投入，已在国际物理界扮演着重要角色。从实现星地量子纠缠的“墨子号”量子卫星，到创造光量子计算优越性的“九章”光量子计算机，再到用光子制备分数量子霍尔态，这些突出成就彰显了中国在量子科技领域的奋进，并为推动人类科技文明迈向下一个百年贡献了关键力量。

图：九章光量子计算原型机照片（图片源自网络）

现在，请让我们一起，跟随这些群星般璀璨的名字，不仅为了理解量子力学是什么，更为了感受那些科学家们在探索未知时所经历的兴奋、困惑与喜悦。这趟旅程，关乎科学，更关乎人类的智慧、勇气与光芒。

文章作者

陈明城，中国科学技术大学教授。通过使用单光子、单原子和超导量子电路研究量子力学基础和量子计算。曾获得国家自然科学基金优秀青年科学基金项目、阿里巴巴达摩院青橙奖等奖励。

陆朝阳，中国科学技术大学讲席教授、世界青年科学家联合会理事长。曾获国家自然科学一等奖、何梁何利基金科学与技术创新奖、科学探索奖、《自然》“中国科学之星”、欧洲物理学会菲涅尔奖、美国物理学会量子计算奖等奖励。

1925年，一个建立在与以往完全不同原理上的新物理学诞生了，这就是“量子力学”。随着量子力学登上历史的舞台，以前的物理学就成为了“经典”。联合国将量子力学诞生100周年的2025年定为“国际量子科学与技术年”。

量子力学与相对论共同构成了现代物理学的基础。