№ 92. Что такое квантовая физика?

Квантовая физика – это физика микромира, мира малых масс, интервалов времени и размеров. А разве действие законов классической физики Ньютона не распространяется на все массы, временные интервалы, размеры и скорости? Увы, нет. Физика Ньютона – это физика больших (по сравнению с размерами молекулы) тел и малых (по сравнению со скоростью света) скоростей. Как сказал один из великих физиков, «мир не похож на вложенных друг в друга матрешек», а именно такая иллюзия бытовала в обществе накануне становления квантовой физики. Известный русский поэт В.Я. Брюсов писал после появления планетарной модели атома (электроны вращаются вокруг ядра, как планеты вокруг Солнца):

Быть может, эти электроны

Миры, где пять материков,

Искусства, знанья, войны, троны

И память сорока веков!

Еще, быть может, каждый атом –

Вселенная, где сто планет…

Опыт показал, что простодушие поэта неоправданно, а мир малых масс обладает рядом по-настоящему удивительных свойств. Например, если планета, столкнувшись с достаточно массивным объектом, может слегка изменить свою траекторию (многие геологи считают, что в далеком прошлом с Землей такой случай был), то электрон не может изменить свою «орбиту» слегка. Набор «орбит», возможных в данном атоме, четко фиксирован, и никакие промежуточные «орбиты» невозможны. Слово «орбита» взято в кавычки потому, что частицы в квантовой физике не имеют координат, а только вероятности обнаружения в месте с теми или иными координатами. Так, электрон, участвующий в формировании изображения в вашем смартфоне, с ничтожно малой, но все же отличной от нуля вероятностью может оказаться в смартфоне вашей мамы, которая в это время уехала погостить к подруге в Самару.

Удивительный мир квантовой физики, законы которого озадачивают даже профессионалов и объяснить которые наглядно практически невозможно, за несколько десятилетий до неузнаваемости изменил и привычный мир, окружающий нас. Компьютеры, спутниковое телевидение, планшеты и смартфоны – все это результаты исследования свойств твердых тел методами квантовой физики и использования этих свойств для решения актуальных технических задач.

Григорий Крученицкий, физик