Квантова фізика

Квантова фізика — розділ теоретичної фізики, в якому вивчаються квантово-механічні та квантово-польові системи і закони їх руху. Основні закони квантової фізики вивчаються в рамках квантової механіки і квантової теорії поля і застосовуються в інших розділах фізики. Всі сучасні космологічні теорії також спираються на квантову механіку, яка описує поведінку атомних і субатомних частинок.

Фундаментальні величини

Характерною величиною, яка визначає відмінність квантової системи від класичної, є стала Планка. Якщо характерна величина з розмірністю дії для фізичної системи порівняна зі сталою Планка, то така система є квантовою. Наприклад, у атомі момент кількості руху електронів має значення кратні сталій Планка, тому атом є суто квантовою системою. Однак, високозбуджені стани електронів у атомі, з великим значенням моменту кількості руху, можна описувати класично.

Історія

Квантова фізика та її основні теорії — квантова механіка, квантова теорія поля — були створені в першій половині XX століття науковцями, серед яких Макс Планк, Альберт Ейнштейн, Ервін Шредінгер, Луї де Бройль, Поль Дірак, Нільс Бор, Вольфганг Паулі, Вернер Гейзенберг, Макс Борн, Арнольд Зоммерфельд.

Підрозділи

Квантова фізика об'єднує кілька розділів фізики, в яких принципову роль відіграють явища на рівні мікросвіту, а й мають наслідки на рівні макросвіту. Сюди відносяться такі підрозділи:

• квантова механіка;
• квантова теорія поля — і її застосування: ядерна фізика, фізика елементарних частинок, фізика високих енергій;
• квантова статистична фізика;
• квантова теорія конденсованих середовищ;
  • зокрема, квантова теорія твердого тіла;
• квантова оптика;
• квантова хімія;
• квантова гравітація.

Квантові системи

Реальні або модельні системи, що підкоряються законам квантової фізики, називають квантовими системами. Опис складних квантових систем часто будується на мові квазічастинок, особливо у фізиці конденсованого стану. До квантових систем відносяться, наприклад, електрон в атомі водню, вільні електрони або інші елементарні частинки, електрони в кристалі (квазічастинки — електрони і дірки), атоми в кристалі (квазічастинки коливань — фонони), спіни, що взаємодіють у ґратці (квазічастинки магнони).

Див. також

• Квантування
• Принцип відповідності

Посилання

• Bohr, N. (1927/1928). The quantum postulate and the recent development of atomic theory, Nature Supplement April 14 1928, 121: 580—590 [ 28 Лютого 2017 у Wayback Machine.].
• de Broglie, L. (1960). Non-Linear Wave Mechanics: a Causal Interpretation, translated by A.J. Knodel, J.C. Miller, Elsevier, Amsterdam.
• ter Haar, D. (1967). The Old Quantum Theory, Pergamon Press, Oxford UK.
• Preparata, G. (2002). An Introduction to a Realistic Quantum Physics, World Scientific, Singapore, ISBN 981-238-176-7.
• Schrödinger, E. (1928). Wave mechanics, pp. 185—206 of Électrons et Photons: Rapports et Discussions du Cinquième Conseil de Physique, tenu à Bruxelles du 24 au 29 Octobre 1927, sous les Auspices de l'Institut International de Physique Solvay, Gauthier-Villars, Paris, pp. 185—186; translation at p. 447 of Bacciagaluppi, G., Valentini, A. (2009), Quantum Theory at the Crossroads: Reconsidering the 1927 Solvay Conference, Cambridge University Press, Cambridge UK, ISBN 978-0-521-81421-8.
• Solvay Conference (1928). Électrons et Photons: Rapports et Discussions du Cinquième Conseil de Physique, tenu à Bruxelles du 24 au 29 Octobre 1927, sous les Auspices de l'Institut International de Physique Solvay, Gauthier-Villars, Paris. Parts of this basic source are translated by Bacciagaluppi, G., Valentini, A. (2009), Quantum Theory at the Crossroads: Reconsidering the 1927 Solvay Conference, Cambridge University Press, Cambridge UK, ISBN 978-0-521-81421-8.
• van der Waerden, B.L., editor, (1967). Sources of Quantum Mechanics, North-Holland, Amsterdam.
• Weinberg, S. (1995). The Quantum Theory of Fields, three volumes, Cambridge University Press, Cambridge UK.