125 let kvantové mechaniky: Heisenbergův průlom mění fyziku!

125 let kvantové mechaniky: Heisenbergův průlom mění fyziku!

V roce 2025 bude kvantové mechanice 100 let, což je milník, který byl zahájen převratným článkem „O kvantově teoretické reinterpretaci kinematických a mechanických vztahů“ od Wernera Heisenberga z 29. července 1925 v „Magazine for Physics“. Heisenberg, tehdy teprve 23letý a asistent na Göttingenském institutu pro teoretickou fyziku, způsobil revoluci v chápání atomového světa. Podle Německé fyzikální společnosti (DPG) představovala tato práce první krok ke konzistentní teorii, která by zásadně změnila naše znalosti o nejmenších stavebních kamenech hmoty, zatímco klasické zákony stále více selhávaly. DPG zdůrazňuje, že kvantová mechanika je „záhadným procesem“ v dějinách vědy, protože není založena na jediném objevu, ale byla výsledkem společného úsilí.

Vznik kvantové mechaniky

Teorie vyvinutá Heisenbergem nebyla okamžitě pochopitelná. Srovnání s fotbalovou hrou to jasně ukazuje: Zatímco v normální hře je tok míče viditelný, u Heisenbergova přístupu zůstává nejasné, jak se míč dostane do branky. Jeho teorie obešla základní pojmy klasické mechaniky a zaměřila se na měřitelné veličiny, jako je frekvence a intenzita spektrálních čar, což je pro kvantovou fyziku klíčové. Spolu se svými kolegy Maxem Bornem a Pascualem Jordanem Heisenberg formuloval složitou matematickou strukturu ve slavné „práci tří lidí“, která vytvořila základ pro kvantovou mechaniku.

Teorie zahájené Heisenbergem způsobily reakci dalších vynikajících fyziků, jako jsou Albert Einstein a Niels Bohr. Zatímco Einstein mluvil o „zednářství“, aby kritizoval složitost a neopodstatněnost Heisenbergova přístupu, Louis de Broglie představil svou vlnovou hypotézu, která způsobila revoluci v povaze elektronu. K výraznému pokroku došlo i v následujících letech, např. Schrödingerova rovnice, která založila vlnovou mechaniku a potvrdila matematickou použitelnost kvantové mechaniky.

Heisenbergovo učení má i dnes významný vliv na základy moderní fyziky, i když je kvantová mechanika stále považována za záhadnou. Fyzici po celém světě staví na konceptech kvantové mechaniky a využívají je v oblastech, jako jsou kvantové výpočty a kryptografie, označované jako druhá kvantová revoluce. Tyto technologie, založené na pravidlech kvantové mechaniky, mají potenciál přinést sociální transformace srovnatelné s těmi z první kvantové revoluce s rozvojem tranzistorů a laserů. Hlasitý Příroda Kvantová mechanika zůstává jednou z nejtestovanějších a zároveň nejzáhadnějších teorií ve fyzice.