Peržiūrėti šaltinį Kvantinė mechanika

{{šaltiniai+}}
'''Kvantinė mechanika''' (kartais vadinama '''kvantine fizika''') – [[fizika|fizikos]] [[teorija]], atsiradusi XX a. pradžioje. Ši teorija aprašo mikrodaleles ([[atomas|atomus]], elektronus, protonus, [[Neutrinas|neutrinus]] ir kt) ir jų sąveikas. Šios dalelės iš esmės skiriasi nuo [[klasikinė mechanika|klasikinės mechanikos]] aprašomų materialiųjų taškų. Todėl klasikinė fizika negalėjo paaiškinti tokių reiškinių kaip [[šiluminis spinduliavimas]], [[fotoefektas]], atomų spektro linijų pasiskirstymas ir kt.

Prie kvantinės mechanikos teorijos sukūrimo daugiausia prisidėjo tokie mokslininkai kaip [[Erwin Schrödinger]], [[Werner Heisenberg]], [[Albertas Einsteinas|Albertas Einšteinas]], [[Polis Dirakas]], [[Nilsas Boras]] ir [[John von Neumann]]. Teorijos atsiradimą galime sieti su mokslininkais dirbusiais Centrinėje Europoje, Vokietijoje ir Austrijoje, taip pat Anglijoje.

Esminiai kvantinės mechanikos principai:
* Šviesa yra [[kvantas|kvantuota]].
* Elektromagnetiniam laukui ir materijai būdingos ir dalelių, ir banginės savybės ([[bangos ir dalelės dualumas]]).
* [[Heizenbergo neapibrėžtumo principas]] – jei tiksliai apibrėžta dalelės padėtis erdvėje, tai negalima pasakyti koks jos judesio kiekis ir atvirkščiai.
* [[Paulio draudimo principas]] – du [[fermionai]] negali užimti vienos ir tos pačios būsenos vienu laiko momentu.
* [[Šredingerio lygtis]].

== Istorija ==
{{main|Kvantinės mechanikos istorija}}

Šiuolaikinė kvantinės mechanikos teorija buvo sukurta trečiajame [[XX amžius|XX]] amžiaus dešimtmetyje. Pagrindą teorijai suteikė ankstesni eksperimentai, kurių nebuvo galima paaiškinti klasikiniais dėsniais, bei pavienės teorijos, aiškinančios tuos eksperimentus.

=== Juodojo kūno spinduliavimas ===
XIX a. antroje pusėje suformuluota [[elektrodinamika|elektromagnetizmo]] teorija nesugebėjo paaiškinti [[absoliučiai juodas kūnas|absoliučiai juodo kūno]] spinduliavimo spektro. Tuo metu egzistavusios šio reiškinio teorijos tiksliai aprašydavo tik tam tikrą spektro dalį: labai žemus dažnius arba labai aukštus dažnius. Pirmajam pilnai spektrą paaiškinti pavyko vokiečių fizikui [[Maksas Plankas|Maksui Plankui]]. [[1901]] metais jis paskelbė savo teoriją, kurioje buvo pateikta prielaida, jog kūnas šviesą spinduliuoja ne nepertraukiamu dažniu, bet tik tam tikro dažnio kvantais. Šviesos kvanto energija tiesiogiai proporcinga šviesos dažniui: <math>E=h\nu\!</math>, kur proporcingumo koeficientas <math>h</math> yra vadinama [[Planko konstanta]].

=== Fotoefektas ===
Klasikinė fizika taip pat negalėjo paaiškinti, kodėl stebint [[fotoefektas|šviesos fotoefektą]] elektronų greitis nepriklauso nuo šviesos intensyvumo, tačiau priklauso nuo jos dažnio. Šį reiškinį [[1905]] metais pavyko paaiškinti A. Einšteinui, kuris rėmėsi prielaida, kad šviesos energija yra proporcinga šviesos dažniui bei tuo, kad šviesa yra ne tik spinduliuojama, tačiau ir sugeriama kvantais.

=== de Broilio hipotezė ===
Iš M. Planko bei A. Einšteino darbų sekė, kad šviesa pasižymi ne tik bangų, bet ir dalelių savybėmis. Šią mintį [[1924]] metais prancūzų fizikas [[Luisas de Broilis]] išplėtė visoms medžiagos formoms. Jis teigė, kad bet kuri dalelė elgiasi kaip banga, kurios bangos ilgis λ yra atvirkščiai proporcingas jos judėjimo kiekiui <math>p</math>:

: <math>\lambda = \frac{h}{p}</math>

De Broilio idėja po trejų metų buvo patvirtinta eksperimentiškai, kai buvo aptikta elektronų [[difrakcija]].

== Kvantinio pasaulio reiškiniai ==

=== Trajektorijos nebuvimas ===
Kvantiniai objektai neturi [[Trajektorija|trajektorijos]]<ref name="Landau QM"></ref>, priešingai nei klasikiniai objektai. Taip yra todėl, kad kvantinio objekto koordinačių matavimas daro įtaką pačiam objektui ir pakeičia jo būseną (šiuo konkrečiu atveju pakeičia objekto impulsą), todėl išmatuoti koordinačių taškai nesudaro glotnios kreivės.

=== Kvantinė superpozicija ===
[[Kvantinė superpozicija]] yra kvantinės sistemos buvimas keliose skirtingose būsenose vienu metu<ref name="Landau QM">{{cite book |last1= Landau|first1=Lev Davidovič|last2=Lifšitz|first2=Evgenij Michajlovič |date=1981|title=Quantum Mechanics: Non-Relativistic Theory, Third Edition: Volume 3 |url=https://www.sciencedirect.com/book/9780080209401/quantum-mechanics |location=Great Britain|publisher=Pergamon Press |pages= 688 puslapiai |isbn= 0-08-020940-8}}</ref>. Matematiniame kvantinės mechanikos formalizme [[Šredingerio lygtis|Šriodingerio lygtis]] yra tiesinė, todėl lygties sprendinių – [[Būsenos vektorius|būsenos vektorių]] – tiesinė kombinacija irgi yra lygties sprendinys.

=== Kvantinis susietumas ===
[[Kvantinis susiejimas|Kvantinis susietumas]] yra atskirų kvantinės sistemos dalių koreliacija nepriklausomai nuo atstumo tarp tų dalių<ref name="EPR paradox 1935">{{cite journal|author=Einstein A, Podolsky B, Rosen N|last2=Podolsky|last3=Rosen|year=1935|title=Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?|journal=Phys.Rev. |volume=47 |issue=10 |pages=777–780 |doi=10.1103/PhysRev.47.777|doi-access=free |issn=0031-899X}}
</ref>.

== Kvantinė mechanika ir magnetizmas ==

Kvantinė mechanika yra vienintelis fizikos skyrius, galintis tinkamai paaiškinti [[Magnetizmas|magnetizmo]] reiškinį. Magnetizmo priežastys slypi atominiame medžiagų sandaros lygmenyje.

Klasikinės fizikos požiūriu, medžiagų [[Elektronas|elektronai]] skrieja apie branduolius uždaromis orbitomis, nutolusiomis nuo branduolio tam tikru atstumu. Kadangi elektronai turi elektros [[krūvis|krūvį]], tai judėdami ratu jie sukuria elektros [[srovė|srovę]], o pastaroji kuria [[magnetinis laukas|magnetinį lauką]]. Iš to išplaukia, kad atomo magnetinis momentas tiesiogiai priklauso nuo jo orbitinio [[judesio kiekio momentas|judesio kiekio momento]].

XX a. pradžioje buvo žinoma, kad [[vandenilis|vandenilio]] atomo žemiausio energetinio lygmens orbitinis judėjimo kiekio momentas yra lygus nuliui. Kita vertus, spektruose buvo aiškiai matyti dvi linijos, t. y., pilnas atomo magnetinis momentas buvo nelygus nuliui. Iš pradžių buvo manoma, kad šis magnetinis momentas atsiranda dėl elektrono sukimosi aplink savo ašį, tačiau ši idėja buvo greitai sukritikuota. Mat remiantis šia idėja bei norint paaiškinti eksperimento rezultatus, linijinis elektrono paviršiaus judėjimo greitis turėtų viršyti šviesos greitį, o tai prieštarautų [[specialioji reliatyvumo teorija|specialiajai reliatyvumo teorijai]]. Vėliau buvo pasiūlyta teorija, kad elektronai turi savąjį judėjimo kiekio momentą, kuris yra nesusijęs su mechaniniu judėjimu ir yra vidinė dalelės savybė. Šis dydis dar vadinamas [[sukinys|sukiniu]]. Pilnas atomo judesio kiekio momentas yra jo orbitinio judesio kiekio momento ir visų elektronų sukinių vektorinė suma. Atomų judesio kiekio momentas taip pat yra kvantuotas.

== Šaltiniai ==
{{išn}}

== Nuorodos ==
* [http://www.quantiki.org Quantiki portalas] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20100403075759/http://www.quantiki.org/ |date=2010-04-03 }} {{en-icon}}

{{Fizikos šakos}}

{{fiz-stub}}
{{Commons|Category:Quantum mechanics|no=T}}
[[Kategorija:Pagrindinės fizikos sąvokos]]
[[Kategorija:Kvantinė mechanika| ]]