Квантовая физика и механика

Квантовая физика и механика

В начале ХХ века начало складываться понимание, что Вселенная, хотя по сути своей и едина, имеет несколько структурно-иерархических уровней организации материи, и макромир — мир человека и ближайший космос, подчиняющиеся законам классической физики — лишь один из них.

К поведению микрочастиц в очень малых областях пространства (меньше или порядка размера атома) законы классической физики оказались неприменимы — это царство квантовой физики.

Квантовая теория развивалась постепенно, начиная с 1900 года, благодаря трудам многих людей: Планка, Эйнштейна, Бора, де-Бройля, Дирака, Паули и других. Были открыты совершенно неожиданные, даже непредставимые для нас, свойства объектов микромира и законы, ими управляющие.

Атом лишился статуса вечного и неделимого, квантовая теория разобралась в его устройстве. Было открыто множество субатомных частиц — сначала в космических лучах, а потом с помощью ускорителей.

Квантовая электродинамика смогла ответить на вопрос: что же собой представляет электромагнитное поле, из какой материи оно состоит? Кроме того, в микромире были обнаружены два новых, неизвестных в макромире, типа физических полей — их назвали сильным и слабым.

Постепенно физика приближается к ответу на самый древний вопрос: из чего же всё в конечном счете сделано, и как всё держится?

Эта теория, несомненно, безумна, но достаточно ли она безумна, чтобы быть истинной?

Нильс Бор

Квантовая механика изменила наш взгляд на мир. Она сняла противопоставление частиц и волн и создала картину мира, которую можно назвать двуединой. Из нее вытекают глубокие философские следствия. Главное ее открытие — вероятностный характер законов микромира. Она показала, что случайность и неопределённость лежат в основе природы вещей. Тем самым квантовая механика навсегда избавила нас от механического детерминизма, ведущего к фатализму в жизни, и подарила нам свободу воли.

Неустранимое влияние наблюдателя на объект изменило само понимание объективной реальности. Именно итог взаимодействия наблюдателя с микрообъектом и является для нас физической реальностью. Можно вспомнить философскую концепцию реальности Канта: есть «вещи в себе» и «вещи для нас»; лишь последние даны нам в ощущении. Объект микромира до акта наблюдения — «вещь в себе», итог измерения — «вещь для нас». Насколько полно наши измерения способны отражать реальность? Вопрос открытый. По замечанию Канта, ответы Природы определяются теми вопросами, которые мы способны Ей задать. А по выражению Нильса Бора, мы не только зрители спектакля, но одновременно и его действующие лица.

Квантовая механика подтверждена многочисленными экспериментами. До сих пор не предложено сколько-нибудь конкурентоспособных альтернатив этой теории.