Начало статьи: Что такое квантовая механика?
В 1900 году немецкий физик Макс Планк попытался объяснить распределение цветов, излучаемых по спектру, в свете раскаленных и раскаленных предметов, таких как нити лампочек. Принимая физический смысл уравнения, которое он вывел для описания этого распределения, Планк понял, что это подразумевает, что излучаются комбинации только определенных цветов (хотя и большого их количества), в частности, тех, которые были кратны целому числу некоторой базовой величины. Каким-то образом цвета были квантованы! Это было неожиданно, потому что свет понимался как волна, а это означает, что значения цвета должны представлять собой непрерывный спектр. Что может быть запрещающим атомам производить цвета между этими целыми числами? Это казалось настолько странным, что Планк считал квантование не более чем математическим трюком. Согласно Хельге Краг в своей статье в журнале Physics World за 2000 год « Макс Планк, Революционный революционер », «Если революция произошла в физике в декабре 1900 года, никто, казалось, не заметил этого. Планк не был исключением…»
Уравнение Планка также содержало число, которое впоследствии стало очень важным для будущего развития QM; сегодня он известен как «постоянная Планка».
Квантование помогло объяснить другие загадки физики. В 1907 году Эйнштейн использовал гипотезу Планка о квантовании, чтобы объяснить, почему температура твердого тела изменялась на разные величины, если в материал помещалось одинаковое количество тепла, но менялась начальная температура.
С начала 1800-х годов наука о спектроскопии показала, что различные элементы излучают и поглощают определенные цвета света, называемые «спектральными линиями». Хотя спектроскопия была надежным методом определения элементов, содержащихся в таких объектах, как далекие звезды, ученые были озадачены тем, почему каждый элемент выделял эти конкретные линии в первую очередь. В 1888 году Йоханнес Ридберг вывел уравнение, описывающее спектральные линии, излучаемые водородом, хотя никто не мог объяснить, почему это уравнение работает. Это изменилось в 1913 году, когда Нильс Бор применил гипотезу Планка о квантовании к «планетарной» модели атома Эрнеста Резерфорда 1911 года, которая постулировала, что электроны вращаются вокруг ядра так же, как планеты вращаются вокруг Солнца. Physics 2000 (сайт из Университета Колорадо), Бор предположил, что электроны ограничены «особыми» орбитами вокруг ядра атома. Они могли «прыгать» между особыми орбитами, и энергия, создаваемая скачком, вызывала определенные цвета света, наблюдаемые в виде спектральных линий. Хотя квантованные свойства были изобретены как всего лишь математический трюк, они так много объяснили, что стали основополагающим принципом QM.