Fizyka klasyczna a kwantowa
Istnieje szereg różnic między fizyką klasyczna a kwantową. Poniższa tablica zestawia podstawowe różnice w opisie świata między fizyką kwantową a klasyczną.
| Zagadnienie | Mechanika klasyczna | Mechanika kwantowa |
|---|---|---|
| Charakter praw | Obiekty fizyczne podlegają prawom deterministycznym, to znaczy przyczynowo-skutkowym. Oznacza to, że jeżeli znamy stan początkowy danego obiektu (układu), to potrafimy dokładnie opisać jego stan także w przyszłości za pomocą równań ruchu Newtona. | Obiekty fizyczne podlegają prawom w oparciu o model probabilistyczny (prawdopodobieństwa), niedeterministyczny. Oznacza to, że jeżeli znamy stan początkowy danego układu fizycznego, co możemy przewidzieć jego zachowanie z co najwyżej pewnym prawdopodobieństwem. |
| Cząstki i fale | Obiekt fizyczny może być falą lub cząstką. W zupełny odmienny sposób opisujemy fale i cząstki, podlegają odrębnym prawom. | Obiekty fizyczne jednocześnie zachowują się jak fale i cząstki - to tak zwany dualizm korpuskularno-falowy. |
| Elementarność | Obiekty fizyczne można dzielić, a ich składowe nadal opisywać za pomocą tych samych praw mechaniki klasycznej. | Nie wszystkie obiekty można podzielić. Niektóre z mikrocząstek są elementarne, niepodzielne. |
| Rozróżnialność | Dowolne obiekty możemy od siebie odróżniać, numerować je, oznaczać, opisywać za pomocą równań ruchu odrębnie. | Istnieją obiekty nierozróżnialne, na przykład elektrony. Nie da się odróżnić jednego elektronu od drugiego. |
| Środowisko | Obiekty mogą być niezależne od otoczenia w jakim się znajdują. | Otoczenie ma ogromny wpływ na obiekty w nim znajdujące się, przez co muszą być opisywane razem. |
| Pomiary | Pomiar jest nieistotny dla wyniku doświadczenia lub można go dowolnie minimalizować. Mówiąc inaczej pomiar nie wpływa na wynik mierzenia. | Pomiar istotnie wpływa badany układ. Nie można go pominąć w badaniu układu i nie można w dowolny sposób zmniejszać jego wpływu na układ. Pomiar wprowadza istotne zaburzenie do układu. Powyższe opisuje dokładnie zasada nieoznaczoności. |
| Stan układu | Stan układu określa się poprzez części składowe położenia i prędkości. | Stan układu określa się za pomocą tak zwanej funkcji falowej. Funkcja falowa jest funkcją położenia cząstki od czasu. Kwadrat modułu tej funkcji interpretuje się jako gęstość prawdopodobieństwa znalezienia cząstki w danej chwili i miejscu. |
| Ciągłość | Większość wielkości fizycznych ma charakter ciągły, to znaczy, że może przyjmować dowolne wartości. | Wielkości, które opisują obiekt fizyczny są skwantowane, to znaczy, że mogą przyjmować ściśle określone wartości. Wartości pośrednie nie są możliwe. Każdej wielkości mierzalnej przypisuje się pewien operator, którego wartości własne odpwiadają wartościom pomiaru tej wielkości. Zresztą pojęcie kwant oznacza elementarną porcję, wartość, o jaką może zmić się dana wielkość fizyczna. |
Inne zagadnienia z tej lekcji
Efekt fotoelektryczny
Efekt Comptona
Dualizm korpuskularno-falowy
Foton
Fale de Broglie'a© medianauka.pl, 2020-04-25, A-3757