Квантна механика
From Wikipedia, the free encyclopedia
Квантна механика (такође позната као Квантна физика или Квантна теорија) је фундаментална грана теоријске физике којом су унапређене класична механика и класична електродинамика при описивању атомских и субатомских појава. Квантна физика је до сада најпотпунија микроскопска теорија која постоји за опис материје и енергије. Док је стање система у класичној физици увек одређено (нпр. ако знамо почетно стање лоптице и све силе које на њу делују, можемо израчунати где ће се лоптица налазити у било ком тренутку свог кретања), за разлику од тога стање система у квантној механици није потпуно одређено и оно се налази у квантној суперпозицији различитих стања, што значи да ће систем у датом тренутку да се налази у неком стању само са одређеном вероватноћом (нпр. у квантној механици ако бацимо лоптицу и она удари у зид, највећа вероватноћа је да ће се она одбити од зида али код квантно-механичких појава постоји вероватноћа и да ће таква квантна лоптица проћи кроз зид не оштећујући га![1] Такав ефекат назива се квантни тунел ефекат). Немогућност предвиђања у ком стању ће се систем наћи није ограничено само прецизношћу уређаја којима меримо, већ самом природом квантне физике која се манифестује на том микроскопском нивоу.
Квантна физика налази се у основи многих дисциплина физике и хемије, као што су физика кондензоване материје, атомска физика, молекулска физика, рачунарска хемија, физичка хемија, квантна хемија, физика честица и нуклеарна физика. Заједно са општом теоријом релативности квантна механика представља један од стубова савремене физике.
Квантна механика је предложена када су откривени неки ефекти који се нису могли објаснити законима класичне физике (нпр. атом не би могао да постоји јер би као систем електрона, протона и неутрона био јако нестабилан систем гледано из угла класичне физике[2]). Квантна механика се постепено развијала од 1901. године почев од Макс Планковог решења проблема зрачења црног тела које је детектовано 1859. године и рада Алберта Ајнштајна из 1905. године, који говори о квантно-базираној теорији објашњења фотоелектричног ефекта који је експериментално пронађен 1887. године. Прве формулације квантне механике појављују се у средњим двадесетим годинама 20. века. Област је названа квантна механика зато што је историјски прво квантизовано само кретање честица, при чему се електромагнетно поље користило у свом класичном облику.[3]
Овако замишљена теорија је формулисана различитим специјално изведеним математичким формалностима. У једној од њих, математичка функција, таласна функција, обезбеђује информације о амплитуди вероватноће позиције, импулса и других физичких особина честица. Формулација квантне механике преко таласних функција назива се и термином прва квантизација. Касније формулисана квантна механика преко оператора и квантне теорије поља назива се термином друга квантизација.[3] Данас се у физици користе оба начина описивања квантних феномена у зависности од области физике и практичности примене једне од ове две формулације.
Квантна физика проналази примену у све више уређаја који срећемо у свакодневном животу. Важне примене квантне теорије су у суперпроводним магнетима, LED диодама и ласерима, као и у транзисторима и полупроводницима који се могу наћи у микропроцесору, електронском микроскопу или машинама за нуклеарну магнетну резонанцу. Такође налази примену и у многим биолошким и физичким феноменима.[4]