Квант
Визначення і загальна характеристика
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 укр. мові передають словами «порція» або «дискретний» («перервний»). У сучас. фізиці вживають у сполученні з іменником, лише так воно має певне конкретне значення. Напр., К. поля — частинка, що є елементар. збудженням поля (К. електромагніт. поля — те ж саме, що фотон або гамма-К.; К. електрон-позитрон. поля тощо). Коли фіз. система (напр., атом якогось хім. елемента) переходить з одного енергет. стану в ін., 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 нім. фізик М. Планк для того, щоб пояснити з єдиних позицій всю сукупність наяв. на той час експерим. даних про енергет. спектр рівноваж. тепл. випромінювання абсолютно чорного тіла (тіло, яке поглинає все тепл. випромінювання, що на нього падає). Він зробив припущення, що випромінювання та поглинання світла речовиною відбувається не безперервно, як того вимагає класична теорія електромагніт. поля (електродинаміка), а скінченними порціями, або квантами. Потім нім. і амер. фізик А. Айнштайн висловив думку, що ці кванти можуть розповсюджуватися у просторі. У сукупності ці дві ідеї сприяли згодом створенню нової фіз. теорії — квантової механіки. Досліди нім. 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 магніт. моменту та його простор. квантування. Ін. фундам. роль К. дії ħ (нині використовують т. зв. приведену, або діраків. сталу Планка ħ = h / 2π) випливає з відкритого 1927 нім. фізиком В. Гайзенберґом т. зв. співвідношення невизначеності, яке встановлює відповідність між статистич. флуктуаціями (відхиленнями) результатів вимірювання координати та імпульсу частинки, що рухається, навколо їхніх серед. значень: добуток цих флуктуацій не може перевищувати величину ħ/2. Подальший розвиток ідеї про дискретність фіз. величин у мікросвіті призвів до створення нових напрямів у квант. теорії. У 1940–60-х рр. побудов. квантова теорія поля (релятивіст. квант. механіка), яка обʼєднує принципи спец. відносності теорії А. Айнштайна з принципами квант. механіки. Її підрозділами є: квантова електродинаміка, квантова космологія, квантова оптика, квантова теорія тяжіння, квантова хромодинаміка, квантова хімія, квант. теорія конденсов. стану речовини (вивчає тверді тіла, рідини та кристали). Поміт. внесок у розвʼязання конкрет. задач квантової фізики зробили й укр. вчені. В Україні були створені та функціонували відомі наук. школи Л. Ландау, О. Ахієзера тощо. Праці з квант. теорії широко представлені в «Українському фізичному журналі», ж. «Фізика низьких температур», «Квантовая электроника» та ін. Фахівців з квант. 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.
Літ.: Джеммер М. Эволюция понятий квантовой механики / Пер. с англ. Москва, 1985; Райдер Л. Квантовая теория поля / Пер. с англ. Москва, 1987; Кузьмичев В. Е. Законы и формулы физики. К., 1989; Давидов О. С. Квантова механіка. К., 2012.
В. Є. Кузьмичов
Додаткові відомості
Рекомендована література
Завантажити статтю
