Εισαγωγή στη κβαντική φυσική... ένα μικρό πρελούδιο

Η λέξη "Quantum" προέρχεται από τη λατινική έννοια «πόσο», και σημαίνει «διακριτή ποσότητα» ή «τμήμα». 

Αναφέρεται δε στις διακριτές μονάδες της ύλης και ενέργειας που προβλέπονται και παρατηρούνται στην κβαντική φυσική. Ακόμη και ο χώρος και ο χρόνος που φαίνονται να είναι εξαιρετικά συνεχείς, έχουν μικρότερες πιθανές τιμές.

Η κβαντική φυσική μελετά τη συμπεριφορά της ύλης και της ενέργειας σε μοριακό, ατομικό, πυρηνικό, και ακόμα μικρότερα μικροσκοπικά επίπεδα.

Η κβαντική θεωρία δεν ήταν το έργο ενός ατόμου, αλλά προέκυψε από τη συλλογική προσπάθεια μερικών από τους πιο λαμπρούς φυσικούς του 20ου αιώνα, μεταξύ των οποίων και ο Niels Bohr, ο Erwin Schrödinger, Wolfgang Pauli, και Max Born.

Δύο ονόματα σαφώς ξεχωρίζουν: Μαξ Πλανκ (1858-1947) και Βέρνερ Χάιζενμπεργκ (1901-1976). Ο Planck αναγνωρίζεται ως ο δημιουργός της κβαντικής θεωρίας, ενώ ο Χάιζενμπεργκ διατύπωσε έναν από τους πιο επιφανείς νόμους της κβαντικής θεωρίας, την αρχή της αβεβαιότητας, η οποία μερικές φορές αναφέρεται και ως η αρχή της απροσδιοριστίας.

Η γέννηση της κβαντικής φυσικής αποδίδεται στη διατριβή του Max Planck, το 1900, πάνω στην ακτινοβολία μέλανος σώματος. Ανακάλυψε ότι δεν μπορεί να υπάρξει μικρότερο στο οτιδήποτε, από ένα ορισμένο ελάχιστο ποσό. Το ελάχιστο ποσό που καλείται σήμερα "Μονάδα Planck". 

Τον τομέα ανέπτυξαν οι Max Planck, ο Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schroedinger, και πολλοί άλλοι. Ο Albert Einstein είχε σοβαρά θεωρητικά ζητήματα με την κβαντική μηχανική και προσπάθησε για πολλά χρόνια να τη διαψεύσει ή να την τροποποιήσει.

Σε αντίθεση με τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, η οποία αφορά τα μεγαλύτερα πράγματα στον κόσμο, η κβαντική θεωρία ασχολείται με τα μικροσκοπικότερα πράγματα που γνωρίζουμε, τα σωματίδια από τα οποία είναι φτιαγμένα τα άτομα, και τα οποία ονομάζουμε "υποατομικά" σωματίδια.

Στη σφαίρα της κβαντικής φυσικής, η παρατήρηση επηρεάζει πραγματικά τις φυσικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα. Τα κύματα φωτός συμπεριφέρονται σαν σωματίδια και τα σωματίδια σαν κύματα (wave particle duality).

Η ύλη μπορεί να πάει από το ένα σημείο στο άλλο, χωρίς να μετακινηθεί μέσω του ενδιάμεσου χώρου (quantum tunnelling).

Η πληροφορία κινείται στιγμιαία σε τεράστιες αποστάσεις.

Στην κβαντική μηχανική ανακαλύπτουμε ότι ολόκληρο το σύμπαν είναι στην πραγματικότητα μια σειρά από πιθανότητες.

Η ιδέα ότι η ενέργεια μπορούσε να εκπέμπεται ή να απορροφάται μόνο σε διακριτά κβάντα ενέργειας φαινόταν παράδοξη, δεδομένου ότι δεν μπορούσε να ταιριάξει στο παραδοσιακό πλαίσιο της φυσικής. 

Η κβαντική συμπεριφορά των ηλεκτρονίων στα άτομα έρχονταν σε αντίθεση όχι μόνο την κλασική μηχανική, αλλά και την ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell. Ακόμα και ο Μαξ Πλανκ, ο οποίος ήταν ένας συντηρητικός άνθρωπος, αμφισβήτησε αρχικά δική του ανακάλυψη.

Η παραδοσιακή άποψη ήταν ότι η ενέργεια ρέει σε ένα συνεχές, σαν μια ομαλή, αδιάκοπη ροή του νερού. Το ότι θα πρέπει να υπάρχουν κενά μεταξύ των διακριτών οντοτήτων ενέργειας, φαινόταν εντελώς παράλογο. Στην πραγματικότητα, η ιδέα του Planck απέκτησε αξιοπιστία μόνο όταν ο Αϊνστάιν τη χρησιμοποίησε το 1905 για να εξηγήσει το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο.

Ο Fritjof Capra θεωρεί είναι δυνατή η άντληση φιλοσοφικών γνώσεων μέσα από την κβαντική φυσική, όταν περιγράφει τις ομοιότητες μεταξύ της σύγχρονης φυσικής και της αρχαίας ανατολικής φιλοσοφίας στο βιβλίο του "Το Τάο της Φυσικής" (The Tao of Physics). 

Υποστηρίζει ότι κατά κάποιο τρόπο, η ουσία της σύγχρονης φυσικής είναι συγκρίσιμη με τις διδασκαλίες των αρχαίων ανατολικών φιλοσοφιών, όπως το κινεζικό Τάο Τε Τσινγκ, οι ινδικές Ουπανισάδες, ή οι Βουδιστικές σούτρες.

Οι ανατολικές φιλοσοφίες συμφωνούν στο σημείο ότι η απόλυτη πραγματικότητα είναι απερίγραπτη και απρόσιτη, όχι μόνο με τους όρους της κοινής γλώσσας, αλλά και στη γλώσσα των μαθηματικών.

Δηλαδή, η επιστήμη και τα μαθηματικά αποτυγχάνουν από ένα σημείο και ύστερα να περιγράψουν την απόλυτη πραγματικότητα.

πηγή (προσαρμογή)