Что такое квантовая физика?

Квантовая механика (КМ) – физическая теория, описывающая явления и процессы, происходящие с объектами атомного масштаба. На этом уровне структурирования вещества отчетливо проявляется принципиальная дискретность бытия микрообъектов, тогда как классическая механика всегда опиралась на представление о непрерывности изменения всех физических величин независимо от масштаба изучаемых объектов.

Вид закона распределения энергии в спектре теплового излучения черного тела потребовал допустить, как возможные, только некоторые определенные состояния, для которых энергия каждого излучающего осциллятора составляла целое число порций величиной hν, где ν - частота осциллятора, h - универсальная константа. Иначе говоря, оказалось, что энергия объектов, на самом деле, не может изменяться произвольным и непрерывным образом.

Предположение о том, что способные колебаться структуры могут поглощать или отдавать энергию только порциями кратными величине hν, называют квантовой гипотезой Планка (1900 г.). Применение этой гипотезы к объяснению явления фотоэффекта (1905 г.), к представлениям об удельной теплоемкости тел (1911 г.) и к планетарной модели атома Резерфорда-Бора (1913 г.), все свидетельствовало в ее пользу. Даже несмотря на отсутствие в те годы удовлетворительного теоретического обоснования вышеупомянутой гипотезы.

Говорить о КМ, как физической теории, стало возможным лишь после появления основополагающих работ Шредингера, Гейзенберга, Луи де Бройля, Борна и многих других ученых первой половины прошлого века.

Тем не менее, как и в те годы, так и в веке нынешнем, далеко не все согласны с признанием КМ непротиворечивой теорией, окончательно завершенной в той же степени, как и классическая механика.

По всей видимости, первым, кто обратил внимание на неполноту и паллиативный характер квантовой теории, был Эйнштейн. Свое, так никогда и не изменившееся отношение к этой теории, Эйнштейн очень образно выразил в одном из писем Борну: «Квантовая механика заслуживает всяческого уважения, но внутренний голос подсказывает мне, что это не настоящий Иаков».

Известный философ Карл Поппер в работе «Квантовая теория и раскол в физике» высказался более прямолинейно, называя КМ всего лишь «высокоэффективным математическим формализмом». Более того, он утверждал: «Квантовая физика очень сложна, причем не столько сама по себе, сколько из-за своего аппарата, угрожающего поглотить эту теорию». И далее: «Я восхищаюсь всяким, кто достаточно одарен, чтобы продвинуть вперед великое дело научного открытия. Но я не восхищаюсь специалистом, экспертом как таковым. Мы не можем себе позволить оказаться во власти формулы: это гибельный путь. Восхищаясь непроницаемым экспертом, мы прощаем нарочитую сложность выражений и впадаем в искушение принимать туманность за глубину. Наш долг при обсуждении вопросов, которые заботят по сути дела каждого, настаивать на ясном мышлении, на простоте, на интеллектуальной ответственности».

А вот это уже весьма красноречивый заголовок одной из современных статей, посвященных положению дел в КМ:

Даже физики не понимают квантовую механику

Хуже только то, что, кажется, они и не хотят ее понимать.

7 сентября 2019 г.

Dr. Sean Carroll (theoretical physicist at the California Institute of Technology):

«Я думаю, что могу смело сказать о том, что никто не понимает квантовую механику по-настоящему» - заметил как-то физик и нобелевский лауреат Ричард Фейнман. Это заявление не стало неожиданным. Наука прогрессирует даже вопреки недостатку понимания, хотя квантовая механика сохраняет свою репутацию особенно загадочной теории. Неожиданность состоит в том, что физики полагают, что все и так хорошо - наличие теории важнее, чем ее понимание».

Так что текущая ситуация с квантовой теорией совсем не столь безмятежна и однозначна, как это может показаться на первый взгляд. Современная физика находится в тупике и переживает самый настоящий и, более того, неоправданно затянувшийся кризис.