Квант
КВАНТ (нім. Quant, від лат. quantus — скільки) — фундаментальне поняття, яке характеризує перервну природу тієї чи іншої фізичної субстанції та вказує на її найменшу (неподільну) кількість. Зміст поняття «К.» в українській мові передають словами «порція» або «дискретний» («перервний»). У сучасній фізиці вживають у сполученні з іменником, лише так воно має певне конкретне значення. Наприклад, К. поля — частинка, що є елементарним збудженням поля (К. електромагнітного поля — те ж саме, що фотон або гамма-К.; К. електрон-позитронного поля тощо). Коли фізична система (напр., атом якогось хімічного елемента) переходить з одного енергетичного стану в інший, то поглинається або випромінюється К. енергії, тобто порція енергії, яку привносить або виносить із собою певна частинка, зокрема фотон або електрон. При цьому найфундаментальніша роль належить т. зв. К. дії (стала Планка h = 6,626 × 10-34 Дж·сек.), який увів 1900 німецький фізик М. Планк для того, щоб пояснити з єдиних позицій всю сукупність наявних на той час експериментальних даних про енергетичний спектр рівноважного теплового випромінювання абсолютно чорного тіла (тіло, яке поглинає все теплове випромінювання, що на нього падає). Він зробив припущення, що випромінювання та поглинання світла речовиною відбувається не безперервно, як того вимагає класична теорія електромагнітного поля (електродинаміка), а скінченними порціями, або квантами. Потім німецький і американський фізик А. Айнштайн висловив думку, що ці кванти можуть розповсюджуватися у просторі. У сукупності ці дві ідеї сприяли згодом створенню нової фізичної теорії — квантової механіки. Досліди німецьких фізиків Дж. Франка та Г. Герца (1914) показали, що енергія атомів змінюється дискретно. Їхні колеги-співвітчизники О. Штерн та В. Герлах (1921–22) довели існування в атомів магнітного моменту та його просторового квантування. Інша фундаментальна роль К. дії ħ (нині використовують т. зв. приведену, або діраківську сталу Планка ħ = h / 2π) випливає з відкритого 1927 німецьким фізиком В. Гайзенберґом т. зв. співвідношення невизначеності, яке встановлює відповідність між статистичними флуктуаціями (відхиленнями) результатів вимірювання координати та імпульсу частинки, що рухається, навколо їхніх середніх значень: добуток цих флуктуацій не може перевищувати величину ħ/2. Подальший розвиток ідеї про дискретність фізичних величин у мікросвіті призвів до створення нових напрямів у квантовій теорії. У 1940–60-х роках побудована квантова теорія поля (релятивістська квантова механіка), яка обʼєднує принципи спеціальної відносності теорії А. Айнштайна з принципами квантової механіки. Її підрозділами є: квантова електродинаміка, квантова космологія, квантова оптика, квантова теорія тяжіння, квантова хромодинаміка, квантова хімія, квантова теорія конденсованого стану речовини (вивчає тверді тіла, рідини та кристали). Помітний внесок у розвʼязання конкретних задач квантової фізики зробили й українські вчені. В Україні були створені та функціонували відомі наукові школи Л. Ландау, О. Ахієзера тощо. Праці з квантової теорії широко представлені в «Українському фізичному журналі», журнал «Фізика низьких температур», «Квантовая электроника» та ін. Фахівців з квантової теорії, яка розвивається нині, готують усі провідні університети України, зокрема у Києві, Дніпропетровську, Львові, Одесі, Харкові. Див. також Квантова акустика, Квантова біофізика, Квантова електроніка, Квантова криптографія, Квантова медицина, Квантова теорія інформації.
В. Є. Кузьмичов