Moderna fizika počinje 1900. s Planckovim otkrićem kvantiziranosti energetskih nivoa u
zračenju crnog tijela.
Već 1905. Einstein tu ideju razvija i njome objašnjava
fotoelektrični efekt.
Obje teorije sadrže jednu, u to vrijeme, nevjerojatnu pretpostavku - da je energija kvantizirana:
E = f * h
riječima: Energija (E) izračenog fotona* je jednaka umnošku frekvencije f i jedne konstante (Planckove konstante, jako mali broj).
*Kako je energija kvantizirana, tako su i elektromagnetski valovi kvantizirani, a te paketiče energije EM valova je Einstein nazvao fotonima.
U klasičnoj fizici se smatralo da je energija kontinuirana, pa je možemo "točiti" kao vodu, a ne kao kuglice.
De Broglie (francuski filozof i fizičar) je par godina poslije napravio jednu prilično hrabru pretpostavku:
Ako se elektromagnetski valovi ponašaju kao čestice (fotoni), pa onda se valjda i čestice ponašaju kao valovi i jednostavno je obrnuo gornju jednadžbu:
f = E / h
riječima: frekvencija neke čestice (objekta) je njezina energija podijeljeno s Planckovom konstantom.
Uz par standardnih fizičarskih "trikova" ta se jednadžba može proširiti na:
valna duljina vala (reciprocno frekvenciji) jednako je Planckova konstanta podijeljeno s impulsom (p) -> lamda = h / p
Impuls se srednjoškolski označava kao p = m*v.
Nevazano, ali kao informacija: te dvije jednadžbe su sadržane (uz par drugih stvari) u Schrodingerovoj jednadžbi koja je osnovna jednadžba kvantne mehanike (kao što su Newtonovi zakoni baza klasične mehanike).
Iz druge jednadžbe možemo na prste donijeti neke zaključke:
Što je veći impuls objekta (čestice) to je manja valna duljina. Što je veći impuls veća je i masa objekta.
Npr.
- elektron ima jako malu masu, pa je njegova valna duljina primjetljiva
- proton, koji je puno teži od elektrona ima manju valnu duljinu
- nogometna lopta ima toliku masu u uspredbi s elektronom da ima toliko malu valnu duljinu da se to u svakom slučaju može zanemariti i proučavati čisto kao čestica bez valnih svojstava
Valna priroda čestica se može uočiti u klasičnim svojstvima valova, npr. ogibu (difrakciji). Zvuk je val pa čujemo zvuk i iza prepreke (bolje čujemo dublje tonove u tom slučaju jer imaju veću valnu duljinu pa lakše zaobiđu prepreku). I svjetlost se ogiba, recimo na nekom oštrom rubu (zato postoji ona "polusjena"). Ista stvar je s elektronima, koji se također ogibaju na recimo kristalu (ali očito imaju manju valnu duljinu od fotona, hint: elektronski mikroskop). Nogomenta lopta se ne ogiba kad pogodi rub zgrade, jer je njezina valna duljina presitna i tako valna priroda lopte praktično ne postoji.
Može se pokazati da Schrodingerova jednadžba teži u Newtnove zakone kako se povećava masa objekta (tzv.
Ehrenfestov teorem). Iako je to upitno malo s filozofske točke gledišta.
Slična stvar se događa i s relativističkom fizikom kod koje se mogu zanemariti svi relativistički efekti kako je brzina puno manja od svjetlosne (300,000km/s).
Znači kvantni efekti umru na markoskali, pa ih nema ni smisla uzimati u obzir.
Ono što se "interpretira" u QM je: "Što su to valovi materije?" i "Što je to dualna priroda materije, odnosno valno-čestična priroda?", "Kako nešto može
istovremeno biti i val i čestica?"
A neutron walks into a bar; he asks the bartender, 'How much for a beer?' The bartender looks at him, and says 'For you, no charge.'
