Kvantna fizika

Kvantna fizika objašnjava pojave u svijetu atomskih dimenzija. Temelji se na shvaćanju da je energija koju sadrži neki fizikalni sustav kvantizirana, tj. da ne može poprimati sve vrijednosti u nekom neprekidnom nizu unutar nekog područja, već je ograničena na pojedine odvojene (diskretne) vrijednosti. Unutar te grane teorijske fizike izdvajaju se područja kao kvantna mehanika, kvantna elektrodinamika, kvantna statistika, kvantna optika i kvantna kromodinamika. Kvantna fizika i mehanika omogućile su otkrića novih temeljnih sila subatomskoga svijeta, a od 1925. do danas nije uočena nijedna pojava koja bi ih dovela u pitanje.

Kvantna fizika najznačajnije je područje teorijske fizike razvijeno u XX. st. Njezinu je temeljnu jednadžbu postavio Erwin Schrödinger 1926. Rješavanjem Schrödingerove valne jednadžbe predviđa se ponašanje nerelativističkih atomskih i subatomskih čestica pod djelovanjem sila, uzimajući u obzir kvantnu narav i nerelativistička svojstva čestica pri njihovu gibanju. Kvantna fizika objašnjava pojave vezane uz mikroprocese u plinovima, kristalima, poluvodičima, supravodičima, suprafluidima i ostalim tvarima.

Erwin Schrödinger

Kvantna mehanika bavi se gibanjima i stacionarnim stanjima čestica u fizičkim sustavima najčešće atomskih dimenzija, uzajamnim međudjelovanjem čestica i međudjelovanjem čestica i elektromagnetskoga zračenja. U kvantnoj mehanici veličine poprimaju diskretne vrijednosti, a najmanja vrijednost neke veličine jest kvant. Kvantna elektrodinamika ili kvantna teorija polja opisuje ponašanje čestica nabijenih električnim nabojem i objašnjava sve elektromagnetske pojave, a nastala je spajanjem relativističkih i kvantnomehaničkih načela. Kvantna statistika je grana statističke fizike koja se temelji na kvantnoj mehanici, a kvantna kromodinamika opisuje djelovanje jake sile unutar složenih subatomskih čestica, između kvarkova i gluona.

Za uvide kvantne fizike i njezin daljnji razvoj najzaslužniji su Max Planck (uveo kvantnu konstantu), Albert Einstein (uveo kvant svjetlosti, foton), Niels Bohr (povezao klasičnu i kvantnu fiziku), Erwin Schrödinger (opisao dualizam, čestičnu i valnu prirodu tvari), Paul Dirac (razvio kvantnu relativističku teoriju elektrona), Wolfgang Pauli (uveo načelo isključenja prema kojem se u atomu svaki elektron nalazi u drugome kvantnom stanju), Werner Karl Heisenberg (uveo relacije neodređenosti) i mnogi drugi. U Hrvatskoj enciklopediji možete pronaći mnogobrojne zanimljivosti o raznim interpretacijama kvantne mehanike, spinovima i matricama, simetrijama i silama, fermionima i bozonima, česticama i antičesticama.

Werner Karl Heisenberg