| |
Základní pojmy kvantové teorie
Kvantová fyzika si klade za cíl předpovídat hodnoty pozorovatelných (experimentálně měřitelných) fyzikálních veličin. |
|
| |
|
| Stav systému (soubor mikroobjektů; např. elektronů v molekule nebo atomu) je popsán funkcí Y, která obsahuje veškerou informaci, kterou lze o systému (experimentálně) zjistit. |
|
| |
|
| Y je funkcí prostorových souřadnic všech částic a času. Obecně jde o komplexní funkci, jejíž fyzikální smysluplnost vyžaduje, aby byla jednoznačná, spojitá a kvadraticky integrovatelná. Fyzik nazývá Y „stavem“, „funkcí stavu“, „vlastní funkcí“, „vlastním vektorem“ nebo „vlnovou funkcí“ (termín „vlnová“ zde byl použit poněkud nešťastně, přesto se udržel). Tyto termíny lze zaměňovat. |
|
| |
|
| Y není pozorovatelnou veličinou, je jen prostředkem popisu. Druhá mocnina |Y|2 má pravděpodobnostní význam: určuje hustotu pravděpodobnosti výskytu částic, a tím u elektronů i hustotu náboje, která je měřitelná (např. pomocí difrakce X-paprsků). |
|
| |
|
| Každé pozorovatelné fyzikální veličině přísluší v kvantové fyzice operátor (předpis, který jedné funkci přiřazuje druhou). Měříme-li pozorovatelnou veličinu, výsledkem tohoto měření mohou být pouze vlastní hodnoty příslušného operátoru. |
|
| |
|
Vlastní hodnoty o operátoru jsou, společně s vlastními funkcemi, řešením operátorové rovnice:
Podle této rovnice jsou vlastní funkce operátoru takové funkce, které se působením operátoru nezmění jinak než násobením číslem – vlastní hodnotou. Obecně (v matematice) toto číslo může být libovolné, tedy i komplexní. Základní důsledek fyzikálního významu operátoru je však to, že musí mít reálné vlastní hodnoty. Řešením uvedené rovnice pro konkrétní operátor jsou tedy současně vlastní hodnoty (celé jejich spektrum) a též vlastní funkce (celá jejich sada). Pro konkrétní problém tedy operátorová rovnice poskytne spektrum vlastních hodnot fyzikální veličiny a jim příslušející vlastní funkce. |
|
| |
|
| Kvantová teorie je pravděpodobně nejúspěšnější teorií o přírodě vůbec. Umí být kvantitativní, opírá se silně o matematiku, matematiku, která není triviální. Dovoluje laikům, ale i odborníkům klást zatím nezodpovězené otázky, dokonce otázky s příchutí paradoxů. Jedním z nepopulárnějších je Schrödingerova kočka. |
 |
|
|
