Kvantová teorie popisuje chování a vlastnosti subatomárních částic, fyzikálních polí a jejich vzájemnou interakci. Jejím základem je kvantová mechanika, která studuje pohyby elementárních částic. Její výhodou oproti klasické mechanice je to, že je může být vybudována bez základních pojmů jako síla a hmotný bod. Její ústřední teze byla dána na základě pozorování Maxem Planckem roku 1900 a zní, že energie je vyzařována v dále nedělitelných částicích - kvantech, což znamená, že energie není spojitá, ale diskrétní. Od této doby se vyvíjí a je doplňována dalšími objevy - nové modely atomu, vlnové povaha částic, relace neurčitosti (částice má buď hybnost p nebo polohu r).

Kvantová teorie nám nedává přesné hodnoty měření, ale jen pouze předpovídá možné. Při popisu skutečnosti musíme použít pojmů klasické fyziky, protože pouze ta vyjadřuje naši bezprostřední zkušenost. Při aplikaci kvantové teorie na subatomární částice musíme vzít v úvahu, že takto to nejde, protože tu dochází k interakci s měřícím zařízením. Nelze hovořit o objektivní realitě kvantových jevů, neboť ty vznikají až v průběhu pozorování.

Teorie relativity je fyzikální teorie, která je založena na konzistentní fyzikální interpretaci pojmů pohyb, prostor a čas. Název teorie relativity souvisí se skutečností, že pohyb z hlediska možného děje vždy vystupuje jako relativní pohyb jednoho objektu vzhledem ke druhému. Pohyb není nikdy pozorovatelný jako pohyb vzhledem k prostoru nebo jinak, jako absolutní pohyb. Princip relativity je obsažen ve výroku: neexistuje absolutní pohyb. Vývoj teorie relativity proběhl ve dvou etapách. První - speciální teorie relativity (1905) a druhá - obecná teorie relativity (1911-16). Obecná teorie relativity předpokládá platnost speciální teorie relativity jakožto limitního případu a je jejím konzistentním pokračováním. Ke speciální teorii relativity: obecně lze říci, že v se zabývá vlastnostmi prostoročasu, při nichž se zanedbává vliv gravitace. Rozdíl oproti klasické mechanické fyzikální interpretaci spočívá v tom, že v klasické mechanice je prostor tuhé "těleso", či spíše mříž, k níž se vztahují polohy všech dalších těles pomocí tří souřadnic B(x, y, z). Einstein uvádí, že jeho současná fyzika ke třem souřadnicím přidává měřitelnou časovou hodnotu t. Existují hodiny H, o kterých se předpokládá, že jsou v klidu v jednom z bodů systému. Čas, kdy se něco událo v určeném bodě je definován jako čas, který ukazují hodiny H současně s událostí. Problém se ovšem objevil v pojmu současný. Nepřesnost byla neškodná díky tomu, že pomocí světla, jehož rychlost je z hlediska naší zkušenosti nekonečná, může být o současnosti rozhodnuto. Speciální teorie relativity odstraňuje tuto nepřesnost tím, že čas t události v bodě B je údaj hodin H, v době, kdy k ním dorazí světelný signál z bodu P, navíc ale opravený o dobu, potřebnou na překonání vzdálenosti PH. To znamená, že současnost dvou událostí v bodě P a P´ jsou převedeny na současnost událostí v místě hodin H. Předpokládá se, že rychlost světla je konstantní i v případě, že se jeho zdroj pohybuje. Navíc je možno dokázat, že přírodní zákony nezmění svou formu, vyjádříme-li je v novém inerciálním systému pomocí Lorentzovy transformace (dx2 + dy2 + dz2 - c2dt2). Základní výsledky jsou změna chápání prostoru a času - dilatace času, zavrhnutí absolutního prostoru a času; dále projasnění vlastností elektromagnetického pole - změna pojetí substance (ekvivalence hmotnosti a energie). K obecné teorii relativity - je nejobecnější teorií prostoročasu, protože zahrnuje i působení gravitace. Navazuje na speciální teorii relativity ale překonává její omezení tím, že ji lze aplikovat i na neinerciální systémy. Jejími principy ekvivalence tíhové a setrvačné hmotnosti těles a invariance fyzikálních zákonů. Gravitaci, určující základní vlastnosti prostoročasu lze popsat pomocí Neeukleidovských geometrií (pozn. klasická Eukleidovská geometrie má pět základních postulátů, přičemž poslední, tvrdící, že každým bodem, který neleží na dané přímce můžeme vést právě jednu rovnoběžku, je na předcházejících čtyřech nezávislý a proto je možné ho nahradit. Objevil se problém, která z neeukleidovských geometrií popisuje realitu. Podle obecné teorie relativity je to ta, která odpovídá smyslovému poznání, což vyvrací Kantovy apriorní formy) Gravitace je jen zakřivení prostoročasu přítomností hmotného tělesa (zakřivení si lze představit pomocí trojúhelníku; v klasickém mechanickém světě je součet vnitřních úhlů trojúhelníka vždy 180°, kdežto ve světě zakřiveném bude součet buď větší či menší než 180°).

Schrödingerova kočka

Kočka jest umístěna v neprůhledné krabici, ve které je zařízení které ji usmrtí, dojde-li k rozpadu atomu v radioaktivním vzorku. Je-li kočka mrtvá nebo živá to nemůžeme vědět, závisí to na tom, zda se atom ve vzorku rozpadl, či ne a nezjistíme to, dokud krabici neotevřeme a nepodíváme se do ní. Podle kvantová teorie můžeme pouze určit pravděpodobnost rozpadu vzorku, která je určena vlnovou funkcí daného atomu. Vlnová funkce zahrnuje systému zahrnuje kombinaci dvou možných stavů - kočka je mrtvá i živá zároveň. Ukazuje to problém vnímání reality, protože z hlediska kvantové fyziky může u každého jevu existovat několik možností zároveň, ovšem věda si vybírá pouze jednu - to je podle kvantové teorie omyl. Realita se stává výsledkem toho, že byla pozorována. Žádný objekt ve vesmíru nemá jednu možnou historii, ale všechny možné historie.

Teorie všeho

Teorie všeho má být fyzikální teorií, sjednocující všechny přírodní zákony do jednoho velkého systému pomocí stejného základu (přičemž budeme moci vypustit nepravděpodobné či málo četné případy). Její pomocí bychom měli být schopní vysvětlit veškeré jevy vesmíru, jeho vývoj, jeho historii, jeho budoucnost. Mohla by připomínat Lapalceova démona, ale s tím rozdílem, že nebude vycházet z fyziky klasické, ale něčeho, co je schopno obsáhnout větší rozsah. Uvádí se kvantová teorie, teorie vírů, teorie strunová. Zároveň se ale objevuje spousta problémů, které ukazují na nedostatečnost našich znalostí. Jako příklad: problém přírodních konstant ve více rozměrném světě, problém s měřením, vycházející z kvantové fyziky, problém organizace a symetrie. Z odbornějšího hlediska se tu objevuje problém sjednocení interakce částic. Existují čtyři základní interakce: gravitační, elektromagnetická, slabá a silná jaderná interakce. Gravitační nás ovlivňuje, elektromagnetická se objevuje při různých formách záření, silná při udržování jader atomů, slabá se podílí na jejich rozpadech. Objevují se snahy po sjednocení interakcí. Podařilo se to u slabé a elektromagnetické interakci, dostala název elektroslabá. Analogicky s předešlým sjednocením interakcí se fyzikové důvodně domnívají, že při dostatečně vysokých teplotách (tj. i energií částic) by bylo možné kvantovou chromodynamiku sjednotit s elektroslabou interakcí v jedinou sílu velkého sjednocení (GUT - Grand Unification Theory). To znamená, že při teplotě vyšší než je jistá kritická mez bychom mohli oddělené popisy pří interakcí nahradit popisem jediným. Mnozí vědci se dokonce domnívají, že lze takto sjednotit gravitační interakci s GUT a dostali bychom tzv. SUSY- supersymetrickou interakci. Ale i kdybychom překonali všechny problémy, tak se možná dostaneme do okamžiku o kterém na závěr své knihy mluví J.D. Barrow, a kdy zjistíme, že "neexistuje žádná formule, která by mohla vyjevit veškerou pravdu, veškerou harmonii, veškerou prostotu. Žádná teorie všeho nemůže nikdy poskytnout úplný průhled. Kdybychom totiž mohli prohlédnout vším, neviděli bychom vůbec nic...

Kvantová mechanika se jako teorie zabývá rozměrově nejmenšími fyzikálními objekty ve vesmíru, jako jsou atom, jádra atomů, fotony, leptony a kvarky. U těchto objektů má zásadní význam kvantování fyzikálních veličin. Tato myšlenka vychází z práce Alberta Einsteina, který při objasňování fotoelektrického jevu postuloval, že energie světelného záření se šíří po jednotlivých kvantech (fotonech). Tato energie odpovídá frekvenci záření. Podobně kvantován je například moment hybnosti částice.

Formalismus kvantové mechaniky je matematický aparát složený z diferenciální Schrödingerovy vlnové rovnice, která vzájemně váže hmotnost, energii a hybnost, z matematických řešení této vlnové rovnice (vlnových funkcí), která nesou informaci o poloze, energii, hybnosti a dalších vlastnostech částice, a z procedur, pomocí nichž lze z vlnových funkcí získat předpovědi fyzikálních měření systému.

Systémem se v kvantové mechanice označuje soubor fyzikálních objektů, které lze popsat kvantovou mechanikou. Může jít o foton, soubor kvarků, atom, kočku ve schránce nebo o celý vesmír.

Albert Einstein kvantovou mechaniku nikdy nepřijal, protože odmítal nelokalizaci kvantové mechaniky, která se mu jevila jako "strašidelné působení na dálku". Lokalizace znamená, že oddělené části systému si mohou informace vyměňovat pouze rychlostí světla a jejich vztah je touto výměnou informace jednoznačně definován. Naproti tomu nelokalizace znamená, že k nějakému vztahu může dojít bez ohledu na omezení rychlosti světla mezi kterýmikoliv částmi systému ve vesmíru.

V roce 1935 Albert Einstein, Boris Podolsky a Nathan Rosen (EPR) vytvořili myšlenkový experiment, aby demonstrovali efekt, který podle jejich názoru je nekonzistencí kvantové mechaniky. Tento tzv. EPR paradox vedl k mnoha závěrům, dodnes je studován a různé interpretace kvantové mechaniky se snaží tento paradox vyřešit nebo obejít.

Vydáno: 24. 06. 2009

Přečetlo: 2198 čtenářů

Zdroj: http://albert_einstein.a4.cz

Autor (vložil): Peter

Zpět na články..

Komentáře k článku...

Předmět:

Datum:

Jméno:

¤ Hezké

24. 06. 2009 20:52

Grush

Číst komentáře