Квантовая физика

Теория, выдвинутая в 1900 г. Максом Планком и гласящая, что энергия существует не в виде непрерывно изменяющейся величины, а разбита на отдельные, т. е. дискретные порции, или частицы. Планк назвал эти дискретные порции энергии квантами (от латинского quantus — «сколько»). Физики установили, что на молекулярном и еще более мелком уровне вещество состоит из дискретных частей, а именно из атомов. Собственно, Планк показал, что то же самое верно и по отношению к энергии. То, чем являются атомы для вещества, тем кванты являются для энергии. Оба этих представления кажутся противоречащими здравому смыслу. Мы воспринимаем стул, на котором сидим, или землю, на которой стоим, как твердое вещество; но в то же время нас учили и мы знаем, что и то и другое построено из групп атомов, связанных между собой. Точно так же мы воспринимаем энергию, — будь то теплота, свет, звук, электричество или любая другая ее форма, — как непрерывно меняющееся количество, которое можно плавно уменьшить или увеличить простым поворотом ручки реостата или другого регулятора. Однако суть дела заключается в том, что, как доказал Планк, энергия передается только в виде фундаментальных, неделимых порций, называемых квантами, и энергию можно уменьшать или увеличивать только последовательными шагами. Когда энергия атома или молекулы меняется в ту или другую сторону, процесс этот идет определенными скачками; получить какое-либо промежуточное значение невозможно. В 1905 г. Альберт Эйнштейн применил квантовую теорию для описания свойств света и показал, что свет распространяется не в виде простых волн (как считалось в то время), а в виде отдельных частиц, которые называются теперь фотонами. В 1913 г. Нильс Бор применил квантовую теорию к строению атома, создав модель, в которой электроны могут двигаться вокруг ядра только по ограниченному числу орбит, что объясняло относительную стабильность атома. Понимание квантовых эффектов позволило объяснить прежде неясные явления на атомном уровне. Согласно теории относительности, масса вещества и энергия взаимозаменяемы: квантовая физика объясняет все фундаментальные явления независимо от того, описываются ли они через кванты энергии или с помощью частиц вещества. См. Планка постоянная.