Обычной реакцией на вопрос «Чем занимаются квантовые механики (кем бы они ни были)?» является ступор. Ну… Они чинят «кванты»? Нет?.. В этих статьях мы попробуем разобраться в этой науке без всяких формул (почти, ибо простейшие формулы нужны). Мы с вами поговорим о том, как она возникла, чем занимается и какие тайны в себе таит. Я думаю, что лучше без всяких сентиментальностей начать разбираться.
Первый вопрос стоит так: «Что такое квантовая механика?». Квантовая механика — это раздел физики (пффф, ну естественно!), изучающий особенности движения микроскопических частиц. Нет, это не пылинки и даже не размер зарплаты в России. Это кое-что, что настолько мало, что почти не имеет размера — молекулы, атомы и их составляющие (так называемые элементарные частицы). Квантовые механики же, как ни странно, не чинят «кванты» (хотя я бы на это посмотрел). Они как раз и смотрят на то, как летают взад-вперёд эти частицы, а потом удивляются, что их предсказания работают.
Квантовая механика — это раздел теоретической физики. То есть той физики, которая не ставит экспериментов, а выводит формулы. Можно сейчас заметить, мол «Раз они не ставят эксперименты, то откуда известно, что она работает?». Ну скажем так. Эксперименты были, и о них мы ещё поговорим. Но эти эксперименты были настолько выбивающимися из классических представлений о Природе, что умные дядички просто не верили в их реальность. Это было примерно вот так:
Ставил кто-нибудь эксперимент. Перед этим он естественно чего-то ожидал на основе своих знаний. После эксперимента его ожидания рушатся к чертям, ибо всё идёт совсем не так. Учёный чешет репу и не понимает, как так-то… Потом ставит ещё раз эксперимент. Потом ещё раз… В конце концов он находит какую-то логику, но очень странную. С помощью этой логики он делает новые предсказания, ставит новый эксперимент и (о чудо!) всё сбывается. Далее все выводы делаются математически.
Вообще бытуют вокруг квантовой механики много вопросов и псевдонаучных идей. Лично я видел и непонятный мне «квантовый фитнес», и доказательства Бога с её помощью, и невнятный лепет о бессмертии, и ещё невесть чего. Стоит сказать, что если вам попадётся кто-то, кто говорит о том, что понимает квантовую механику, то отнеситесь скептически. Не верьте тем, кто не оперируют формулами. Без их знания слова таких людей — это лишь сотрясение воздуха. И да, обо всех эффектах, которые упоминают такие «специалисты» я попытаюсь рассказать.
Теперь поговорим о том, как классифицируется квантовая физика в целом. Естественно, что основной раздел этого семейства — это квантовая механика. Она как язык для прочтения других явлений. Например электричество. Я надеюсь, все помнят, что ток — это направленное движение электронов. Электрон — это элементарная частица, а значит она подчиняется законам квантовой механики. Применяем квантовую механику к электричеству и получаем квантовую электродинамику (КЭД). Таким же образом мы получаем и квантовую химию, и квантовую оптику (КО), и квантовую биологию(КБ), и квантовую теорию поля (КТП). Стоит особо отметить такие специфические разделы как квантовая хромодинамика (КХД) и физика твёрдого тела. Это направления не получаются путём слияния какой-то науки и квантовой механики. КХД изучает поведение частиц, называемых «кварками», а физика твёрдого тела занимается квантовыми свойствами твёрдого тела. Ну а применять квантовую механику вообще можно ко всему, что угодно, но в той или иной степени.
Без математики она звучит как бред сумасшедшего (в общем-то как и с ней, но уже чуть более научно). В этом и есть её прелесть. Она, если в неё вдуматься, может изменить мировосприятие, раздвинуть горизонт мысли, позволит удивиться и воплотить самые смелые мечты (пусть и в уме). До скорого! :)