125 rokov kvantovej mechaniky: Heisenbergov prielom mení fyziku!

125 rokov kvantovej mechaniky: Heisenbergov prielom mení fyziku!

V roku 2025 bude mať kvantová mechanika 100 rokov, čo je míľnik, ktorý bol iniciovaný prelomovým článkom „O kvantovej teoretickej reinterpretácii kinematických a mechanických vzťahov“ od Wernera Heisenberga z 29. júla 1925 v časopise „Magazine for Physics“. Heisenberg, vtedy len 23-ročný a asistent na Göttingenskom inštitúte pre teoretickú fyziku, spôsobil revolúciu v chápaní atómového sveta. Podľa Nemeckej fyzikálnej spoločnosti (DPG) táto práca predstavovala prvý krok k konzistentnej teórii, ktorá by zásadne zmenila naše poznatky o najmenších stavebných kameňoch hmoty, pričom klasické zákony čoraz viac zlyhali. DPG zdôrazňuje, že kvantová mechanika je „záhadný proces“ v dejinách vedy, pretože nie je založený na jedinom objave, ale bol výsledkom kolektívneho úsilia.

Vznik kvantovej mechaniky

Teória vyvinutá Heisenbergom nebola okamžite pochopiteľná. Porovnanie s futbalovým zápasom to jasne ukazuje: Zatiaľ čo v bežnej hre je tok lopty viditeľný, pri Heisenbergovom prístupe zostáva nejasné, ako sa lopta dostane do brány. Jeho teória obišla základné pojmy klasickej mechaniky a zamerala sa na merateľné veličiny ako frekvencia a intenzita spektrálnych čiar, čo je pre kvantovú fyziku kľúčové. Spolu so svojimi kolegami Maxom Bornom a Pascualom Jordanom Heisenberg sformuloval komplexnú matematickú štruktúru v slávnej „práci troch ľudí“, ktorá tvorila základ pre kvantovú mechaniku.

Teórie iniciované Heisenbergom spôsobili, že ďalší vynikajúci fyzici, ako Albert Einstein a Niels Bohr, reagovali. Zatiaľ čo Einstein hovoril o „murárstve“, aby kritizoval zložitosť a neopodstatnenosť Heisenbergovho prístupu, Louis de Broglie predstavil svoju vlnovú hypotézu, ktorá spôsobila revolúciu v povahe elektrónu. Významný pokrok nastal aj v nasledujúcich rokoch, ako napríklad Schrödingerova rovnica, ktorá založila vlnovú mechaniku a potvrdila matematickú použiteľnosť kvantovej mechaniky.

Heisenbergovo učenie má aj dnes významný vplyv na základy modernej fyziky, aj keď je kvantová mechanika stále považovaná za záhadnú. Fyzici na celom svete stavajú na konceptoch kvantovej mechaniky a využívajú ich v oblastiach, ako sú kvantové výpočty a kryptografia, označované ako druhá kvantová revolúcia. Tieto technológie, založené na pravidlách kvantovej mechaniky, majú potenciál priniesť sociálne transformácie porovnateľné s transformáciami prvej kvantovej revolúcie s vývojom tranzistorov a laserov. nahlas Príroda Kvantová mechanika zostáva jednou z najtestovanejších a zároveň najzáhadnejších teórií fyziky.