Квант

от Уикипедия, свободната енциклопедия

Квант във физиката е минималната стойност на промяната на някоя физическа величина.

Съдържание

1 Общи сведения
- 1.1 Откриване на Квантовата теория
2 Вижте също
3 ползвана литература

[редактиране] Общи сведения

Терминът Квант идва от латинската дума „quantum“, в мн. ч. „quanta“, което значи „колко“, „какво количество“. Квант по принцип означава количество от нещо. Но думата най-често се употребява в едно по-тясно значение, възприето в съвременната физика. Tам квант означава нещо неделимо, нещо безкрайно малко и най-често елементарна единица. Например „светлинен квант“ е елементарна единица светлина, същото което се нарича и „фотон“. В словосъчетания като „квантова механика“, „квантова оптика“ и подобни, той показва, че това са специализирани разделина тези науки. Зад този термин може да се открие фундаменталната идея, че една физична величина може да бъде „квантувана“. Това означава, че тя може да имат само точно определени числови стойности, поне в определена област.

На български, за величина по-често се казва не „квантувана“, а „дискретна“.

Например енергията на електрона, свързан в атома, е дискретна. С това се обяснява стабилността на атомите и материята изобщо.

[редактиране] Откриване на Квантовата теория

Идеята за квант пръв въвежда Макс Планк на 14 декември 1900 год. когато докладва на среща пред Германското физично дружество своята теория. Там той обяснява спектъра на излъчване на абсолюно черно тяло. В доклада си Планк развива математическата идея за елементарно количество - „порция“ - енергия наречено квант, идея обмисляна от него през предходните няколко месеца. Това се описва с формулата:

E = h ν ,

където Е означава енергията, ∨ - честотата, а h е константа, наречена константа на Планк. По тази формула, излъчената енергия може да бъде само само с дискретни (определени, целочислено кратни) на h стойности. Той обаче, дълго време възприема собствената си идея само като чисто математически подход, който няма съответствие в обективната действителност. За него това е само удобен начин да се опише физичната реалност. Едва през 1905 година е публикувана една друга много известна статия, използваща и обобщаващта идеята на Планк. Автор на тази статия е Алберт Айнщайн. В нея Айнщайн допуска, че енергията не само се излъчва и поглъща на „порции“ т. е. на кванти, но и се разпростанява по същия начин. В същата статия той чрез тези идеи обяснява явлението външен фотоефект. През 1913 година Нилс Бор използва идеята, за да обясни факта, че електронът в атома не излъчва ако не му се въздейства отвън. Бор въвежда т. нар „стационарни орбити“ на електрона чрез процедурата на квантизиране на енергията им. Така се обяснява и стабилността на веществената материята.

Това е така наречената стара квантова механика.

Още тогава са очевидни съществените различия между класическата механика и квантовата мехеаника. В основата си идеята за квантуването, всъщност е много стара, идва от древността . Главната идея, разглеждана като същностна от Питагорейците е, че числата стоят в основана на всичко. Другият източник е философията на атомизма. Философията на атомизма вкратце може да бъде обобщена в твърдението, че всичко в света се състои от най-малки крайни неделеми същности, наречени атоми. През 1924 година Луи дьо Бройл предполага, че не само енергията може да има вълни и да бъде кватувана, но и материята, в смисъл, електронитев движението си също се управляват от вълни които се квантуват. Т. е открива се по-дълбоко единство в природата. 1926 година Вернер Хайзенберг и Ервин Шрьодингер, по разични пътища, стигат до математически коректната формулировка и разбиране на това което днес се нарича нова квантова механика. Тя има много практически приложения. Обаче нейната философска интерпретация е предмет на горещи спорове повече от 80 години. Исторически, най-фундаменталният спор е между Айнщайн и Бор.