从光谱学到电子在原子内排布到量子力学

2025年12月7日星期日

1801年，托马斯·扬的双缝实验第一次测出了可见光波长，光学建立。对不同波长的光的研究就逐渐展开，光的各种性质随不同波长的不同被称为光谱学。

（一）能量光谱分布和能量子假说

能量（热能）随不同波长的分布使得人们发现了红外线（1800年），开启了能量光谱分布，这方面的研究最终导致100年后普朗克（全名：马克斯·卡尔·恩斯特·路德维希·普朗克，Max Karl Ernst Ludwig Planck，1858年4月23日—1947年10月4日）提出了能量子假说。

实际上，更早把能量予以量子化的做法见于玻尔兹曼1872年和1877年关于热的力学理论的论文。

1900年10月19日，为了解决黑体能量光谱分布的难题，基尔霍夫的学生普朗克在德国物理学会议上提出了一个由内插法得出的经验公式

其中h为常数。由于具有"作用量"的量纲，普朗克称之为"作用量子"(Wirkungsquantum)，现在称为普朗克常数。

19日当天，鲁本斯（H.Rubens）立刻把它与卢默（O.Lummer）和普林斯海默（E Pringsheim）测到的当时最精确的实验结果进行核对，结果发现，二者以惊人的精确性相符合 ^[6]。得知这一结果的普朗克决心"不惜一切代价找到一个理论的解释，不论这个代价多高"

1900年12月14日普朗克在德国物理学会给出了他的理论解释，他提出能量子假说：频率为v的谐振子，其能量取值E为能量子的整数倍，

有了普朗克量子假说便可以得到普朗克公式。

这篇论文最终发表在1901年的Annalen der Physik。

光子说是爱因斯坦于1905年提出的物理学理论，认为光由离散的光子（光量子）构成，其能量与频率成正比（公式E=hν，h为普朗克常量），动量与波长相关，静止质量为零。该理论以光电效应为关键实验依据，指出当光子能量超过金属逸出功时，电子可瞬时逸出，剩余能量转化为动能，从而解释了极限频率、瞬时性等经典波动理论无法说明的现象。

1916年，那个精确测定了电子电荷的密立根（Robert Andrews Millikan，1868年3月22日—1953年12月19日）发表了论文，精确测定了普朗克常数。

R. A. Millikan, “A direct photoelectric determination of Planck’s ‘h’,” Phys. Rev. 7, 355 (1916).

这篇论文直接导致了普朗克，爱因斯坦和密立根分别在1918年，1921年和1923年获得诺贝尔物理学奖。普朗克的获奖理由是普朗克在热辐射和量子理论方面的革命性发现，密立根的获奖原因是对基本电荷和光电效应的工作。爱因斯坦的获奖原因是在理论物理学上的研究，尤其是光电效应的发现。尽管爱因斯坦在相对论方面的贡献巨大，但是诺贝尔委员会在颁奖时并未提及相对论，主要是当时相对论的某些结论尚未经过严格验证，这反应了科学界对理论需要得到实验验证的重视程度。尚未验证的提法是假说，验证后的提法为理论，没有验证方法的提法不是科学（不在科学范畴之内）。

二战结束后，盟军要求解散成立于1911年的威廉皇帝学会。1948 年，国际知名的诺贝尔物理学奖得主马克斯·普朗克（Max Planck）为学会带来了新的起点。由于他的国际声誉，该机构的结构得以保留，并在1948年重新成立为马克斯·普朗克科学促进协会协会（Max Planck Society），中文简称马普学会，德语为Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.，简称MPG。马普学会下设的众多（约84个）“马克斯·普朗克研究所”（Max-Planck-Institut）常简称为马普所（MPI）。

（二）原子光谱

1808年，道尔顿出版了《化学哲学新体系》提出了原子论，化学从炼金术中脱胎换骨出来，原子的定义（及后来的分子论）使得化学进入定量阶段，化学学科正式建立。

这样在19世纪初，光学和化学都建立了起来，化学和光学的干柴都准备好了，就等待着烈火，人们通过点火的方式研究原子的光谱。

原子光谱的方法就是在火里烧元素（或气体放电激发气体原子），给元素增加能量，这个元素吸收能量后，就会发出光线，用分光光栅将光不同频率拉开，就得到了这个元素的光谱能量分布。

科学家发现气体放电产生的光线具有特定的颜色，1830年代，德国科学家冯·斯特劳斯发现了氢光谱中的系列谱线，并将其归因于氢原子的特定能级跃迁，为原子光谱学奠定了基础，此后，发现了其他元素的图谱谱线。

1860年，德国化学家基尔霍夫发现了太阳光谱的系列暗线与地球上元素的原子谱线匹配，引发了太阳元素组成的思考。

1845 年，法拉第将平面偏振光通过强磁场作用下的玻璃，发现光的偏振面发生旋转，后来进一步确定这是许多物质具有的普通性质。

1864年，麦克斯韦提出光就是电磁波。

1876 年，克尔（Kerr）继 1875 年发现玻璃片在强电场下对光有双折射的作用（即克尔电光效应）之后，又发现平面偏振光垂直射在电磁铁的磨光电极上时，反射得到的光变为椭圆偏振光（即克尔磁光效应）。这些效应对于光的电磁性质当然是极好的佐证。

因此，电、磁和光之间的相互作用就成了 19 世纪末叶物理学家密切关注的对象。

1895年前后，荷兰物理学家彼得·塞曼（Pieter Zeeman）想试一试磁场对钠焰的光谱有没有影响。用石棉条蘸以食盐，放在电磁铁磁极间的氢氧焰中，用罗兰光栅（即凹面光栅，是当时最好的分光仪器）检验火焰光。当电磁铁电路接通时，D 的两根谱线（即钠黄光谱线 D₁ 与 D₂）都看到增宽的现象。继续增加磁场的强度，增宽的谱线变为二重线和三重线。这种原子谱线在磁场中分裂的效应称为塞曼效应Zeeman Effect，此后发现原子谱线在不同的磁场情况下有不同的分裂，被冠以不同的名称，如反常塞曼效应、帕邢-拜克效应、

1902 年诺贝尔物理学奖授予荷兰莱顿大学的洛伦兹（Hendrik Antoon Lorentz，1853—1928）和荷兰阿姆斯特丹大学的塞曼（Pieter Zeeman，1865—1943），以表彰他们在研究磁性对辐射（光）现象的影响所作的特殊贡献。

（三）1913年波尔电子能级理论解释电生光

1909年卢瑟福的阿尔法粒子散射实验（又称金箔实验）确认了原子内部结构为原子核处于核心、电子围绕核心。由于异号电荷相互吸引，正负电荷彼此将螺旋式的靠近，辐射出光谱范围宽广的光，直到原子坍塌为止，理论和现实产生了矛盾。

1913年，为了解决这一矛盾，尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）提出了一个激进的假设：原子中的电子只能处于包含基态在内的定态上，电子在两个定态之间跃迁而改变它的能量，同时辐射出一定波长的光，光的波长取决于定态之间的能量差。结合已知的定律和这一离奇的假设，玻尔扫清了原子稳定性的问题。玻尔的理论充满了矛盾，但是为氢原子光谱提供了定量的描述。他认识到他的模型的成功之处和缺陷。凭借惊人的预见力，他聚集了一批物理学家创立了新的物理学。一代年轻的物理学家花了12年时间终于实现了他的梦想，并于1922年获得诺贝尔奖。

在玻尔的原子模型中，有一个量子数叫做轨道量子数，也叫主量子数，用字母n表示，那么为什么电子的轨道是不连续的呢？波尔说，电子绕原子核运动的角动量是量子化的，它只能是约化普朗克常数h的整数倍。

所以电子有第一能级称为基态，第二、第三、第四等能级称为激发态。电子吸收足够的能量后，就会像幽灵一样跃迁到激发态。至于激发态，则取决于电子吸收了多少能量。

处于激发态的电子，会自发跃迁回较低的能态，并以电磁波的形式释放出两个能级之间的能量差。

通过以上假设，玻尔的原子模型解释了氢原子的发射光谱，解释了巴尔末公式有效的原因。

（四）Sommerfeld原子模型

在氢原子的发射光谱中，在可见光波段有一系列发射线，称为巴尔末系统，分别位于红、绿、蓝、紫区域。这四条线是由电子产生的。它们在从第三、第四、第五、第六激发态跃迁到第二激发态时被释放出来，

1891年，麦克尔逊 (Michelson)通过更精确的实验发现，原子光谱的每一条谱线，实际上是由两条或多条靠得很近的谱线组成的。 这种细微的结构称为光谱线的精细结构。

1914年（玻尔提出玻尔模型后的第二年），阿尔弗雷德·福勒（英国）确认了光谱线的精细结构在使用高分辨率光谱仪研究氢原子光谱时，发现巴尔末系的谱线的Hα 线（氢原子的电子其他能级跃迁至第2能级形成的可见光的光谱线称为巴尔末系谱线，其中从第3能级跃迁到第2能级时形成的能量最低的、波长最长的呈红色的一条光谱线称为Hα 线）并非单一谱线，而是存在细微的双重线结构（即两条紧密相邻的谱线）。这一现象被称为精细结构。

显然，氢原子光谱的精细结构要用玻尔模型解释，则量子数要变成小数才行。

玻尔的原子模型无法解释光谱线的精细结构。1915年，慕尼黑大学的索末菲给玻尔写了一封信，完美地解决了这个问题。

索末菲在模型中又增加了一个量子数：叫做角量子数，也可以叫做轨道形状量子数，比较容易理解。

在玻尔的原子模型中，电子以圆形轨道围绕原子核旋转。索末菲想，电子能不能绕原子核做椭圆运动呢？

他立即计算出，如果电子在椭圆轨道上绕原子核旋转，其速度将不同于在圆形轨道上的电子。如果考虑电子运动的相对论效应，那么在椭圆轨道上的电子就会越多，质量越大，速度就越高，因此两个轨道之间的能量差很小。

这个能量差正好对应两条谱线的能量差。如果电子跃迁到圆形轨道，又跃迁到椭圆轨道，由于能级不同，释放的电磁辐射波长也略有不同。.

也就是说，索末菲量化了轨道的形状，用字母l表示。过去，玻尔的轨道是圆形的。当主量子数n为1、2、3等时，电子只有一个圆形轨道。

现在把轨道的形状量化，那么电子就有多种选择，l的值是0到n-1之间的整数，比如n=1时，l只能取一个值，就是0，那么氢原子只有一个圆形轨道。

当n=2时，则l可以取0和1，这里有两个可能的量子态轨道，所以谱线分裂就解决了。n=3，l可以是0、1、2，n=4，l可以是0、1、2、3，即主量子数n决定了角量子数l的值。

当l=0时，轨道是圆形的，称为玻尔轨道，所有大于0的轨道都是不同的椭圆，称为索末菲轨道，这样额外的量子态可以解释精细结构的氢原子的光谱。

现在索末菲在玻尔的原子模型中加入了一个轨道形状的量子数，也叫角量子数。除了主量子数n，现在还有一个量子数l，但这还不够，因为变换后的原子模型仍然不能解决下面两个问题。

一个是塞曼效应，一个是斯塔克效应。塞曼效应说的是，当对原子施加强磁场时，原来的单条谱线会一分为三，撤掉磁场后又恢复正常。加上电场也有同样的效果，这就是斯特克效应。

在解决了谱线的精细结构之后，索末菲已经对这个问题了如指掌。既然谱线可以分裂，就说明还有一个量子数没有被发现。

先想一想，电磁场会和什么相互作用？对于带电粒子，当电子绕原子核旋转时，会产生磁矩。这个磁矩会与电磁场相互作用，使电子的轨道方向发生偏转。

以前电子的轨道是平的，现在电子的轨道可能和这个平面有夹角，这样电子就有更多的能态可以选择。那么一个电子可以选择多少个倾斜轨道呢？

从谱线分裂的数量来看，没有无限多的轨道可供电子选择，否则谱线会分裂成无数条，这说明轨道的空间取向也是量子化的。

这样，以前扁平的原子模型就变成了球壳结构。一个电子可以选择多少个轨道方向？

Sommerfeld用ml表示轨道方向的量子数，也叫磁量子数。它的值与角量子数l有关。ml可以是-l和l之间的整数，例如当l=0时，ml可以取值0，当l等于1时，ml可以取值-1、0、1，当l为2时,ml可以取值-2,-1,0,1,2。

可见角量子数l和磁量子数ml都与主量子数n的取值有关。当n=1时，则l=0，ml=0，这就是氢原子电子处于基态时，具有量子态。此时的电子轨道是圆形的，轨道没有空间方向性，原子呈球对称。

当n=2时，则l=0,1,ml=-1,0,1。此时电子不仅有椭圆轨道，而且有两个轨道方向，所以原子呈现哑铃形形状。

当n=3时，则l=0,1,2,ml=-2,-1,0,1,2，这是两个椭圆轨道，四个轨道方向，原子形状呈现四重瓣。

随着磁量子数的增加，电子的可选能态再次增加，可以解释磁场下的光谱分裂塞曼效应和电场下的斯塔克效应。

经过Sommerfeld的改进，目前的量子化模型中存在三个量子数，即主量子数n、角量子数l和磁量子数ml。

所以现在的原子模型更名为Sommerfeld原子模型。

1922年，尼尔斯·波尔（Niels Bohr）因其在原子结构和原子辐射方面的研究，获得了诺贝尔物理学奖。玻尔原子模型是玻尔获得1922年诺贝尔物理学奖的重要原因，索末菲的原子模型相比于玻尔模型是巨大的进步，但两者都应用了经典物理中“轨道”的概念以及牛顿力学的理论，同属于不彻底的量子理论。玻尔的理论在前，索末菲的改进在后，所以索末菲未能因此获得诺贝尔物理学奖。

后来，索末菲经最多次数的（据说81次，也有说84次）诺贝尔奖提名却最终没有获奖，1951年，83岁高龄的索末菲最后一次被提名，这次所有人都觉得非他莫属，不幸的是，索末菲在和孙子散步的时候，因车祸去世，而诺奖只颁发给活着的人。他也因此而留名于诺贝尔奖历史，成为诺贝尔奖历史上最大的遗憾之一。

索末菲是20世纪最杰出的理论物理学家之一，他在原子理论、量子物理、金属电子论等多个领域做出了开创性贡献，培养了包括泡利、海森堡、贝特在内的众多诺贝尔奖得主。虽然没有获得诺贝尔奖，却被后人称为无冕之王，大师之师，在20世纪的物理学史上留下了“索末菲学派”的传说。

索末菲的可惜或许也为物理学界和诺贝尔委员会敲响了警钟，不能再因为自己的偏见让一些有卓越成就的物理学家未能获奖。当朗道在1962年出车祸之后，当年的诺贝尔物理学奖火速颁给了朗道。（1962 年诺贝尔物理学奖授予苏联莫斯科苏联科学院的朗道（Lev D.Landau，1908—1968），以表彰他提出了凝聚态特别是液氮的先驱性理论。1962 年 1 月 7 日晨，朗道去杜布纳联合原子核研究所，在途中他乘的车和载重汽车相撞，别人都安然无恙，唯有朗道因反应迟缓而多处受伤。经过抢救，生命保住了，却留下了严重的后遗症，丧失了思维能力，再也没有恢复工作能力。他的生命勉强延续了 6 年，于 1968 年 4 月 3 日，在莫斯科逝世，终年 60 岁。）这个在物理学史上有卓越成就，教出卓越学生形成一个学派（慕尼黑学派）的物理学家，就连他的以外死亡都为后来者铺平道路。

（四）三个量子数存在的问题-电子总数的问题

1914年，莫塞莱的研究确定了元素的电荷数，即电子的个数。

按照玻尔模型和索末菲模型，能级是由电子绕核运动的轨道大小、轨道形状和轨道的空间取向共同的决定的，只要有一个因素不同，则能级不同。

对于多电子原子，按照玻尔模型和索末菲模型，则每个轨道只能放一个电子，根据元素周期表中惰性气体原子的电子分布层数，则惰性原子的壳层电子数应当有如下特点：每个壳层的每个子层的每个轨道上只需要一个电子填满。

比如氦原子只有一层，则壳层电子数=1；

氖原子的原子有二层，则壳层电子总数=1+（1+3）=5个。

可真实是氦原子壳层电子数是2，氖原子壳层电子数是10，也就是说，惰性原子实际拥有的电子数量是玻尔-索末菲模型填满壳层所需电子数的两倍。

这是为什么呢？

（五）三个量子数存在的问题-著名的斯特恩-格拉赫实验

1922年，奥托·斯特恩 （Otto Stern）（德国）和盖拉赫（德国）为了验证电子轨道在外磁场作用下是否真的出现量子化的空间取向，于是做了这么一个实验——将银原子束通过非均匀磁场，他们发现银原子分裂成两束，这就是著名的斯特恩-格拉赫实验。

实验完美证明电子的运动的确存在量子化的空间取向。然而，实验现象为什么不是三条分裂，而是两条，因为根据电子轨道在外磁场的影响下有三种不同的量子化的空间取向，应当分裂为三条。

后来，普遍认为，之所以出现两束，原因有二：（1）银原子的最外层电子的运行轨道不是圆形，而是球形。如果电子轨道只是一个圆形，也一定有三种空间取向的磁矩，但如果电子轨道是球形，则组成球形的所有圆形轨道的磁矩矢量和为零，根据式1可知，电子轨道的总角动量为0，当角动量为0，则z轴的角动量也为0，根据式2可知，则磁量子数也为0。

1943年诺贝尔物理学奖授予美国科学家奥托·斯特恩，以表彰他在质子磁矩的发现和分子束方法的发展方面的贡献。据说斯特恩提名82次，但是最终获奖了。

（六）电子自旋

1924年，沃尔夫冈·泡利（奥地利）提出一个假设（没有任何理由，如当初的玻尔一样）——认为电子轨道还有某种额外的轨道自由度，即还有第四个量子数，泡利称为“双值性”——这个量子数只有两种值，电子轨道可以是其中任意一个值即“双值量子自由度”(two-valued quantum degree of freedom)。这一量子数意味着同一电子轨道可填充的电子数目可以翻一倍了，这样，完美解释了惰性气体原子壳层的电子容量问题。

克罗尼格(Ralph Kronig)是一位美国哥伦比亚大学的博士生，他早先就有了电子自旋设想，在准备发表他的想法的时候，听说泡利这几天就要来玻尔研究所，就想着先先让泡利看看他的文章，能不能给出点啥建议。

1925年1月，他去德国物理学家朗德的实验室访问，但恰巧泡利也在此访问，于是克罗尼格见到就向他提起了自己的电子自旋设想。

当泡利听到克罗尼格的想法，随即给了他一顿批判，且毫不留情面。他严厉地指出，如果电子存在自旋，那么为了产生足够的角动量，电子假想赤道表面的线速度将超过光速，这是相对论所不容许的。

遭此当头一棒的克罗尼格，一下对自己关于电子自旋的研究失去了信心，致使克罗尼格没有敢发表他那开创性的论文。

但半年后，两位荷兰物理学家姆尔·高斯密特(Samuel Goudsmit)与乔治·乌伦贝克发表了关于电子自旋的文章，并引起了物理学界的巨大反响。 1925年，两个物理研究生，乌仑贝克和古兹密特（George E.Uhlenbeck和Samuel A.Goudsmit），搞出了电子自旋的概念，刚好契合了泡利的预测。他们就兴奋的跑去找导师埃伦费斯特。

偏偏埃伦费斯特也不太懂这个，就保守的建议他们先写一篇论文试试。

到了10月中旬的时候，他俩就把自己的想法写成了一篇简短的论文，交给了埃伦费斯特，埃伦费斯特拿不准，就给洛伦兹去了一封信，让给点建议。

洛伦兹是经典物理学的大佬，他把电子的自旋想成了一个小球在旋转，一顿猛算， 结果发现要是电子真的在自旋，那么它表面的速度将超过光速，竟然达到了光速的10倍。

乌伦贝克和古德斯米特一看，立马就慌了，竟然会超光速，赶紧找自己老师，想把论文要回来，这要发出去简直丢人现眼。

埃伦费斯特告诉他俩，他已经把论文寄给了某个期刊，撤稿已经来不及了。

老师安慰他俩说：不要担心，你们还年轻，犯点错误不要紧。

于是，1925年10月17日，他们发表了仅有1页的论文，据说这是史上最牛的论文。

Uhlenbeck G E, Goudsmit S. Ersetzung der Hypothese vom unmechanischen Zwang durch eine Forderung bezüglich des inneren Verhaltens jedes einzelnen Elektrons[J]. Naturwissenschaften, 1925, 13(47): 953-954. (德语原始文献)

于是，整个物理界都开始关注这篇仅有1页的论文，发现了这个理论为何与实验结果不符，原来是这两个毛头小子犯了一个计算错误。当把这个错误修正之后，这个自旋模型就再正确不过了。

11月20日，论文就被刊了出来，玻尔、爱因斯坦、泡利都看到了电子自旋，爱因斯坦从一开始就支持自旋的概念，他认为这纯粹是量子概念，不能用经典物理学的旋转去解释，所以也不存在超光速的问题。

玻尔后来也开始支持这个观点。唯独泡利一直在反对，因为他一直以来都很讨厌给原子模型中强加经典物理学的概念，比如把电子想成一个实实在在的小球，给电子赋予实实在在的轨道，现在又说电子在自旋。

1926年2月20日，这篇文章在Nature用英文发表

Uhlenbeck G E, Goudsmit S. Spinning electrons and the structure of spectra. Nature, 1926, 117(2938): 264-265. 

当克罗尼格看到这篇文章时，悔恨不已，对泡利的那盆冷水耿耿于怀，克罗尼格对电子自旋的研究，实际上要比乌仑贝克和古兹米特研究更早、更深入，但是他现在已经失去了首发权。

克罗尼格是哥本哈根诠释的支持者，这件事很快让波尔知道了，于是波尔鼓励克罗尼格把他的研究发表出来，以至于在电子自旋史册上留下一笔，克罗尼格的论文最终于1926年4月17日以同样的题目Spinning electrons and the structure of spectra.

发表在《Nature》杂志上），但此时已失去他应有的光环，实在让人遗憾！1927年，泡利为了弥补自己的过失，给科罗尼格提供了一份不错的工作。

1945年，诺贝尔物理学奖授予时年45岁的沃尔夫冈·泡利，获奖原因为泡利不相容原理。

因为诺奖委员会从来不会把奖项颁发给有任何争议的发现，所以量子自旋这么伟大的发现没有获得诺贝尔奖。

（七）量子力学建立

1924年6月13日，德国哥廷恩大学的玻恩(Max Born，1882—1970)提交了一篇题为“Über Quantenmechanik”的论文，

世界上从此有了“量子力学”（英语quantum mechanics）一词。

在玻恩1924年论文之前以普朗克1900年的光能量量子假说为标志的物理理论，是量子理论(Quantentheorie)而非量子力学。例如，1925 年，维尔纳·海森堡（Werner Heisenberg）在著名的黑尔戈兰岛之行后，通过可测量物理量（如跃迁概率）推导出一维谐振子的量子化能级，

Heisenberg. 1925. Über quantentheoretische Umdeutung kinematischer und mechanischer Beziehungen 1925年7月29日。

该文仍旧使用量子理论quantentheoretische一词。

但是，海森堡很快加入到马克斯·玻恩与帕斯夸尔·约当（Pascual Jordan）之中，合作了量子力学Quantenmechanik为题的论文。

Born M, Jordan P. Zur Quantenmechanik. 1925年9月27日。

Born M, Heisenberg W, Jordan P. 1925. Zur Quantenmechanik II。 1925年11月16日

波恩、海森堡和约当的quantummechanik，对应于英文的quantum mechanics，其中，mechanics 不仅可以译为力学，同时也可以译为机制。当时人们对量子世界的规律正在探索之中，因此选择了这个词更贴切些。

1932年，德国科学家 维尔纳·海森堡 因提出量子力学中的 测不准原理 获 诺贝尔物理学奖。

1954年诺贝尔物理学奖的一半授予英国爱丁堡大学的德国物理学家玻恩（Max Born，1882—1970），以表彰他对量子力学的基础研究，特别是他对波函数所作的统计解释；另一半授予德国海德堡大学的博特（Walther Bothe，1891—1957），以表彰他提出了符合法和用这一方法作出的发现。玻恩是著名的理论物理学家，量子力学的奠基人之一。

（八）量子力学百年

从1900年普朗克提出量子机制来解释光谱能量分布，到1913年玻尔提出电子的能量量子化和电子在原子内的分布机制，到1925年，发现了电子在原子内分布的四个量子数并由海森堡等建立矩阵自洽表述体系，并提出了量子力学的概念，因此科学界将1925年作为量子力学诞生之年。

为纪念现代量子力学诞生一百周年这一重要里程碑，联合国正式将2025年定为“国际量子科学与技术年”。

2025年10月，2025年诺贝尔物理学奖重磅公布，约翰·克拉克（John Clarke）、米歇尔·H·德沃雷（Michel H. Devoret）和约翰·M·马丁尼斯（John M. Martinis）因“在电路中发现了宏观量子力学隧穿效应和能量量子化”而摘得桂冠。

三位获奖者通过一系列实验表明，量子世界中那些奇特的性质可以在一个足以手持的宏观系统中被具体呈现出来。他们的超导电系统能够从一个状态“隧穿”到另一个状态，就像直接穿过一堵墙一样。他们还证明，该系统以特定大小的能量剂量吸收和释放能量，正如量子力学所预测的那样。

有人怀疑这年的诺奖是致敬量子力学百年，但是，诺贝尔物理学委员会成员埃娃·奥尔松在接受记者采访时说：“我们在评审时并没有意识到今年是量子力学诞生百年，直到颁奖前才意识到这一巧合。”