Квантовая механика
Добро пожаловать в Большой музей!
Здесь музеи рассказывают о себе по-новому. Знакомьтесь с экспонатами, читайте истории о связанных с ними людях и событиях, изучайте важные понятия. Мы приводим вас к музеям, а музеи к вам.
Термин
Квантовая механика
Фундаментальная физическая теория, устанавливающая способ описания и законы движения микрочастиц (молекул, атомов, атомных ядер, частиц) во внешних полях.

Классическая механика, основанная на законах Ньютона, хорошо описывает движения явлений достаточно крупных (макроскопических), но не работает при изучении молекул, атомов и других микроскопических частиц.

В настоящее время явления, размеры которых сопоставимы с величиной постоянной Планка (меньше 10⁻⁹ м), чаще всего описываются на языке квантовой механики. Ее разработкой начали заниматься ученые в начале XX века, среди которых Макс Планк, Нильс Бор, Альберт Эйнштейн и многие другие.

Важно понимать, что, с появлением квантовой механики, теория Ньютона не перестала существовать, она стала частным случаем новой теории.  

В самом начале XX века Макс Планк, изучая тепловое излучение нагретых тел, пришел к выводу, что излучение энергии – это процесс не постоянный, он происходит определенными порциями, квантами. Тогда, в далеком 1900 году, такое представление полностью опровергло классическую теорию, но полностью согласовывалось с экспериментальными результатами.

Разрабатывать квантовую механику продолжил Альберт Эйнштейн, который доказал, что тела не только излучают, но и поглощают энергию «порционно». Ученый также показал, что световой квант – фотон – по своим свойствам напоминает не только волну, как это было принято ранее, но также и частицу.

Доказательством волновой природы света является опыт Юнга, в котором демонстрируется интерференция, то есть взаимодействие двух световых пучков, приводящее к их взаимному сложению и вычитанию, что для потока «чистых частиц» невозможно.

Развил идею Эйнштейна француз Луи де Бройль, выдвинувший «безумную» по тем временам гипотезу, что все микрочастицы без исключения обладают как волновой, так и корпускулярной (т.е. имеют свойства частицы) природой. Этот вывод является физической основой квантовой механики и называется корпускулярно-волновым дуализмом.

Австрийский физик Эрвин Шредингер углубил теорию де Бройля и в 1926 году вывел систему уравнений – волновых функций, которые описывали поведение микрочастиц во времени в зависимости от их энергии. Из этих уравнений следовал парадоксальный вывод: любая попытка провести измерения квантовой системы приводит к тому, что вся система моментально изменится.

Таким образом, в самом упрощенном виде можно сказать, что квантовая механика занимается изучением элементарных частиц – фотонов, электронов, ионов, атомов, которые движутся как волны, но также обладают свойствами частиц. При этом мы не можем точно знать, где сейчас находится частица, поскольку описываем ее движение при помощи волны.

Таким образом, корпускулярно-волновой дуализм не позволяет одновременно точно измерить и положение частицы, и ее скорость. В результате траектория движения исследуемой частицы становится неопределенной.