125 let kvantne mehanike: Heisenbergov preboj spreminja fiziko!

125 let kvantne mehanike: Heisenbergov preboj spreminja fiziko!

Leta 2025 bo kvantna mehanika stara 100 let, mejnik, ki ga je začel prelomni članek »O kvantni teoretični reinterpretaciji kinematičnih in mehanskih odnosov« Wernerja Heisenberga 29. julija 1925 v »Reviji za fiziko«. Heisenberg, takrat star le 23 let in asistent na Inštitutu za teoretično fiziko v Göttingenu, je revolucioniral razumevanje atomskega sveta. Po mnenju nemškega fizikalnega društva (DPG) je to delo predstavljalo prvi korak k dosledni teoriji, ki bi temeljito spremenila naše znanje o najmanjših gradnikih materije, medtem ko so klasični zakoni vse bolj odpovedovali. DPG poudarja, da je kvantna mehanika "skrivnosten proces" v zgodovini znanosti, ker ne temelji na enem samem odkritju, ampak je rezultat skupnih prizadevanj.

Nastanek kvantne mehanike

Teorija, ki jo je razvil Heisenberg, ni bila takoj razumljiva. Primerjava z nogometno igro to pojasni: medtem ko je pri običajni igri tok žoge viden, pri Heisenbergovem pristopu ostaja nejasno, kako žoga pride v gol. Njegova teorija je zaobšla osnovne koncepte klasične mehanike in se osredotočila na merljive količine, kot sta frekvenca in intenziteta spektralnih linij, kar je ključnega pomena za kvantno fiziko. Skupaj s kolegoma Maxom Bornom in Pascualom Jordanom je Heisenberg oblikoval zapleteno matematično strukturo v znamenitem "delu treh ljudi", ki je bila osnova za kvantno mehaniko.

Teorije, ki jih je začel Heisenberg, so povzročile odziv drugih izjemnih fizikov, kot sta Albert Einstein in Niels Bohr. Medtem ko je Einstein govoril o "masonstvu", da bi kritiziral zapletenost in neutemeljenost Heisenbergovega pristopa, je Louis de Broglie predstavil svojo hipotezo o valovanju, ki je spremenila naravo elektrona. Pomemben napredek je bil dosežen tudi v naslednjih letih, kot je Schrödingerjeva enačba, ki je utemeljila valovno mehaniko in potrdila matematično uporabnost kvantne mehanike.

Heisenbergovi nauki imajo še danes pomemben vpliv na temelje sodobne fizike, čeprav kvantna mehanika po naravi še vedno velja za skrivnostno. Fiziki po vsem svetu gradijo na konceptih kvantne mehanike in jih uporabljajo na področjih, kot sta kvantno računalništvo in kriptografija, kar imenujemo druga kvantna revolucija. Te tehnologije, ki temeljijo na pravilih kvantne mehanike, lahko povzročijo družbene transformacije, primerljive s tistimi iz prve kvantne revolucije z razvojem tranzistorjev in laserjev. Glasno Narava Kvantna mehanika ostaja ena najbolj preizkušenih in hkrati najbolj zagonetnih teorij v fiziki.