125 години квантова механика: Пробивът на Хайзенберг променя физиката!

125 години квантова механика: Пробивът на Хайзенберг променя физиката!

През 2025 г. квантовата механика ще навърши 100 години, крайъгълен камък, който беше иницииран от новаторската статия „За квантовата теоретична реинтерпретация на кинематични и механични връзки“ от Вернер Хайзенберг на 29 юли 1925 г. в „Списание за физика“. Хайзенберг, тогава само на 23 години и асистент в Гьотингенския институт за теоретична физика, революционизира разбирането за атомния свят. Според Германското физическо общество (DPG) тази работа представлява първата стъпка към последователна теория, която би променила фундаментално познанията ни за най-малките градивни елементи на материята, докато класическите закони все повече се провалят. DPG подчертава, че квантовата механика е „мистериозен процес“ в историята на науката, защото не се основава на едно откритие, а е резултат от колективни усилия.

Появата на квантовата механика

Теорията, разработена от Хайзенберг, не беше веднага разбираема. Сравнението с футболна игра изяснява това: докато в нормална игра потокът на топката е видим, с подхода на Хайзенберг остава неясно как топката попада във вратата. Неговата теория заобикаля основните концепции на класическата механика и се фокусира върху измерими величини като честота и интензитет на спектралните линии, което е от решаващо значение за квантовата физика. Заедно с колегите си Макс Борн и Паскуал Джордан, Хайзенберг формулира сложна математическа структура в известната „работа на трима души“, която формира основата на квантовата механика.

Теориите, инициирани от Хайзенберг, накараха други изключителни физици, като Алберт Айнщайн и Нилс Бор, да реагират. Докато Айнщайн говори за „зидария“, за да критикува сложността и безпочвеността на подхода на Хайзенберг, Луи де Бройл въвежда своята вълнова хипотеза, която революционизира природата на електрона. През следващите години беше постигнат значителен напредък, като например уравнението на Шрьодингер, което постави началото на вълновата механика и потвърди математическата приложимост на квантовата механика.

Ученията на Хайзенберг продължават да оказват значително влияние върху основите на съвременната физика днес, въпреки че квантовата механика все още се смята за загадъчна по природа. Физиците по света надграждат концепциите на квантовата механика и ги използват в области като квантовите изчисления и криптографията, наричани втората квантова революция. Тези технологии, базирани на правилата на квантовата механика, имат потенциала да доведат до социални трансформации, сравними с тези от първата квантова революция с развитието на транзисторите и лазерите. Силно Природата Квантовата механика остава една от най-тестваните и в същото време най-енигматичните теории във физиката.