125 metai kvantinės mechanikos: Heisenbergo proveržis pakeičia fiziką!

125 metai kvantinės mechanikos: Heisenbergo proveržis pakeičia fiziką!

2025 m. kvantinei mechanikai sukaks 100 metų, o tai buvo įvykis, kurį inicijavo Wernerio Heisenbergo 1925 m. liepos 29 d. „Fizikos žurnale“ paskelbtas novatoriškas straipsnis „Apie kvantinę teorinę kinematinių ir mechaninių ryšių interpretaciją“. Heisenbergas, kuriam tada buvo tik 23 metai, Getingeno teorinės fizikos instituto asistentas, sukėlė revoliuciją atominio pasaulio supratime. Vokietijos fizikos draugijos (DPG) teigimu, šis darbas buvo pirmasis žingsnis nuoseklios teorijos link, kuri iš esmės pakeistų mūsų žinias apie mažiausius materijos blokus, o klasikiniai dėsniai vis labiau žlugo. DPG pabrėžia, kad kvantinė mechanika yra „paslaptingas procesas“ mokslo istorijoje, nes jis nėra pagrįstas vienu atradimu, o buvo kolektyvinių pastangų rezultatas.

Kvantinės mechanikos atsiradimas

Heisenbergo sukurta teorija nebuvo iš karto suprantama. Palyginus su futbolo žaidimu, tai aišku: nors įprastame žaidime matomas kamuolio srautas, Heisenbergo požiūriu lieka neaišku, kaip kamuolys patenka į vartus. Jo teorija aplenkė pagrindines klasikinės mechanikos sąvokas ir sutelkė dėmesį į išmatuojamus dydžius, tokius kaip spektrinių linijų dažnis ir intensyvumas, kurie yra labai svarbūs kvantinei fizikai. Kartu su savo kolegomis Maxu Bornu ir Pascualu Jordanu Heisenbergas suformulavo sudėtingą matematinę struktūrą garsiajame „trijų žmonių darbe“, kuris sudarė kvantinės mechanikos pagrindą.

Heisenbergo inicijuotos teorijos paskatino kitus iškilius fizikus, tokius kaip Albertas Einsteinas ir Nielsas Bohras, atsakyti. Nors Einšteinas kalbėjo apie „mūriją“, kad kritikuotų Heisenbergo metodo sudėtingumą ir nepagrįstumą, Louis de Broglie pristatė savo bangos hipotezę, kuri pakeitė elektrono prigimtį. Vėlesniais metais taip pat buvo padaryta didelė pažanga, pavyzdžiui, Schrödingerio lygtis, kuri sukūrė bangų mechaniką ir patvirtino matematinį kvantinės mechanikos pritaikomumą.

Heisenbergo mokymai ir šiandien daro didelę įtaką šiuolaikinės fizikos pagrindams, nors kvantinė mechanika vis dar laikoma paslaptinga. Fizikai visame pasaulyje remiasi kvantinės mechanikos koncepcijomis ir jas naudoja tokiose srityse kaip kvantinė kompiuterija ir kriptografija, vadinama antrąja kvantine revoliucija. Šios technologijos, pagrįstos kvantinės mechanikos taisyklėmis, gali sukelti socialines transformacijas, panašias į pirmąją kvantinę revoliuciją, kuriant tranzistorius ir lazerius. Garsiai Gamta Kvantinė mechanika išlieka viena labiausiai patikrintų ir kartu mįslingiausių fizikos teorijų.