Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει την ιστορία και την εξέλιξη της κβαντικής φυσικής, εστιάζοντας τόσο στις θεωρητικές ανακαλύψεις όσο και στα πειραματικά ευρήματα που θεμελίωσαν τη νέα αυτή επιστημονική αντίληψη. Σκοπός της είναι να αναδείξει την ανάγκη εγκατάλειψης της κλασικής φυσικής σε μικροσκοπικό επίπεδο και την ανάδυση της κβαντικής θεωρίας ως βασικού εργαλείου κατανόησης της φύσης.

Στο Πρώτο Κεφάλαιο αναλύονται τα βασικά προβλήματα της κλασικής φυσικής, όπως η ακτινοβολία μέλανος σώματος και το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, τα οποία δεν μπορούσαν να ερμηνευθούν επαρκώς με βάση τις κλασικές θεωρίες. Η αποτυχία αυτή οδήγησε σταδιακά στη διαμόρφωση της κβαντικής φυσικής, εισάγοντας την έννοια του κβάντου και θέτοντας τα θεμέλια μιας νέας επιστημονικής επανάστασης.

Στο Δεύτερο Κεφάλαιο παρουσιάζονται τα ατομικά μοντέλα που αναπτύχθηκαν για την κατανόηση της δομής της ύλης. Από το μοντέλο του Thomson έως το πλανητικό μοντέλο του Bohr, κάθε στάδιο σηματοδότησε σημαντική πρόοδο στην αποσαφήνιση της συμπεριφοράς των ηλεκτρονίων και της ατομικής σταθερότητας.

Το Τρίτο Κεφάλαιο επικεντρώνεται στην Αρχή της Απροσδιοριστίας του Heisenberg, η οποία έθεσε θεμελιώδεις περιορισμούς στη δυνατότητα ταυτόχρονης ακριβούς γνώσης της θέσης και της ορμής ενός σωματιδίου, υπογραμμίζοντας τη στατιστική φύση των κβαντικών συστημάτων και συμβάλλοντας στην κατανόηση της δομής των ατόμων.

Στο Τέταρτο Κεφάλαιο, αναπτύσσεται η Εξίσωση Σρέντιγκερ, το κεντρικό μαθηματικό εργαλείο της κβαντικής μηχανικής, το οποίο περιγράφει την εξέλιξη της κυματοσυνάρτησης και τις πιθανότητες ανεύρεσης των σωματιδίων σε συγκεκριμένες καταστάσεις.

Το Πέμπτο Κεφάλαιο ασχολείται με την αλληλεπίδραση της ύλης με μαγνητικά πεδία. Η αλληλεπίδραση αυτή καταλήγει σε φαινόμενα όπως το φαινόμενο Zeeman, που αποκαλύπτουν τη λεπτομερή επίδραση εξωτερικών μαγνητικών πεδίων στα ατομικά επίπεδα ενέργειας, και τελικώς αναδύεται η ιδιότητα του σπίν.

 Τέλος, το Έκτο Κεφάλαιο εξετάζει διάσημα κβαντικά παράδοξα, όπως το παράδοξο EPR και το πείραμα σκέψης της "Γάτας του Schrödinger", τα οποία αναδεικνύουν τις βαθιές φιλοσοφικές προεκτάσεις για την φύση της κβαντικής πραγματικότητας. Η κβαντική διαπλοκή είναι πλέον γεγονός, το οποίο θα εκτοξεύσει σε υψηλά επίπεδα την τεχνολογία.

Στο παράρτημα της εργασίας ακολουθεί μία επιμόρφωση για εκπαιδευτικούς πάνω στο πρώτο κεφάλαιο της παρούσας εργασίας, που αποτελεί και ύλη για τις πανελλήνιες εξετάσεις.

This thesis examines the history and evolution of quantum physics, focusing on both the theoretical discoveries and the experimental findings that laid the foundation for this new scientific paradigm. Its aim is to highlight the need to abandon classical physics at the microscopic level and the emergence of quantum theory as a fundamental tool for understanding nature.

In Chapter One, the fundamental problems of classical physics are analyzed, such as black body radiation and the photoelectric effect, which could not be sufficiently explained by classical theories. This failure gradually led to the formation of quantum physics, introducing the concept of the quantum and laying the foundations for a new scientific revolution.

Chapter Two presents the atomic models developed to understand the structure of matter. From Thomson's model to Bohr's planetary model, each stage marked significant progress in clarifying the behavior of electrons and atomic stability.

Chapter Three focuses on Heisenberg's Uncertainty Principle, which placed fundamental limitations on the ability to simultaneously know the position and momentum of a particle precisely, emphasizing the statistical nature of quantum systems and contributing to the understanding of atomic structure.

In Chapter Four, the Schrödinger Equation, the central mathematical tool of quantum mechanics, is developed. It describes the evolution of the wavefunction and the probabilities of finding particles in specific states.

In Chapter Five we deal with the interaction of matter with magnetic fields. This interaction leads to phenomena such as the Zeeman effect, which reveals the detailed influence of external magnetic fields on atomic energy levels, providing confirmation of quantum theories. Additionally, this chapter discusses the famous Stern-Gerlach experiment, which demonstrated the property of spin.

Finally, Chapter Six examines famous quantum paradoxes, such as the EPR paradox and the Schrödinger's "Cat" thought experiment, which reveal deep philosophical implications about the nature of quantum reality. Quantum entanglement is now a proven phenomenon that will propel technology to new heights.

Keywords: Quantum, Heisenberg Uncertainty Principle, Schrödinger Equation, Hydrogen Atom, Spin, Quantum Paradoxes, Quantum Entanglement.

In the appendix of the thesis, a training session for teachers is included, based on the first chapter of the present work, which also constitutes material for the national university entrance examinations.