Czym różni się mechanika klasyczna od mechaniki kwantowej?

Na pytanie odpowiada dr hab. Adam Rutkowski, prof. UG:

Mechanika klasyczna i kwantowa to dwie różne teorie fizyczne, które opisują zachowanie obiektów w różnych skalach czasowych i przestrzennych. Oto kilka kluczowych różnic między nimi:

  1. Skala obiektów: Mechanika klasyczna opisuje ruch ciał makroskopowych, takich jak piłki, samochody i planety, podczas gdy mechanika kwantowa opisuje ruch cząstek mikroskopowych, takich jak elektrony, protony i fotony.
  2. Precyzja pomiarów: W mechanice klasycznej, obiekty i ich ruchy są opisywane przez podanie dokładnych wartości pozycji, prędkości oraz innych wielkości fizycznych. W mechanice kwantowej, pomiar wielkości fizycznych jest związany z funkcją falową cząstki, która nie pozwala na jednoznaczne określenie pozycji i prędkości cząstki jednocześnie, co prowadzi do istnienia nieoznaczoności i prawdopodobieństw.
  3. Zasada determinizmu: W mechanice klasycznej, ruch obiektów jest w pełni deterministyczny, czyli że jednoznacznie wynika z ich początkowych warunków. W mechanice kwantowej, ruch cząstek jest nie tylko opisywany przez równania fizyczne, ale również związany z losowymi zdarzeniami i prawdopodobieństwami, co prowadzi do probabilistycznych przewidywań.
  4. Przejście między stanami: W mechanice klasycznej, obiekt może znajdować się w dowolnym stanie i jego ruch można łatwo przewidzieć, gdy tylko zostanie określony jego początkowy stan. W mechanice kwantowej, obiekt może znajdować się tylko w określonych stanach kwantowych.

Te różnice między mechaniką klasyczną a kwantową mają istotny wpływ na nasze rozumienie świata fizycznego, a także na sposób, w jaki projektujemy i stosujemy technologie oparte na tych teoriach.

dr hab. Adam Rutkowski, prof. UG

Źródło grafiki: https://dzienniknaukowy.pl/nauka-w-polsce/optoelektronicy-buduja-polskie-urzadzenia-kwantowe