Součásti dokumentu 02KVAN
Zdrojový kód
%\wikiskriptum{02KVAN}
\chapter{Charakteristické rysy \qv é mechaniky}
Technická dokonalost přístrojů a metod dosáhla na přelomu 19.~a 20.~století takové kvality, že bylo možno zkoumat fyzikální jevy,
na které mají podstatný vliv elementární procesy na úrovni atomů (tj.~při charakteristických rozměrech $10^{-10}$ m a hybnostech
řádu $10^{-24}$ kg m/s). Při jejich zkoumání se objevují nové \textbf{fyzikální objekty} jako elektron či foton, \textbf{které
nemají ani čistě částicové ani čistě vlnové vlastnosti}. Můžeme je nazývat \textbf{kvanta} (odtud kvantová mechanika --- mechanika
kvant) či \textbf{kvantové \cc e}. Teoreticko-fyzikální popis takových objektů je obsahem \qv é mechaniky.
Vzhledem k~tomu, že s~mikroskopickými jevy a procesy nemáme přímou smyslovou zkušenost, \textbf{chybí nám pro jejich popis
přirozený jazyk}. Pomáháme si proto pojmy známými z~makrosvěta, které ale nemusí být vždy adekvátní. Příkladem toho jsou například
různé pokusy vysvětlit pojem spinu analogiemi s~momentem hybnosti. Dokonce se zdá, že při popisu jevů v~mikrosvětě někdy selhává i
přirozená intuice a tzv.~zdravý rozum. To ale nemusí být příliš překvapivé, neboť i ty jsou extrapolací a zevšeobecněním zkušeností
z~makrosvěta. Je proto třeba jako vždy se nakonec uchýlit k matematice a konfrontaci teorie s~experimentem.
Hlavním matematickým nástrojem kvantové mechaniky je funkcionální analýza, neboť fyzikální stavy kvant jsou popsány prvky Hilbertova
prostoru a pozorovatelné veličiny lineárními operátory na něm. Jakkoliv se zdá tento popis při prvním setkání nepřirozený a abstraktní,
dává správné předpovědi experimentálních výsledků.
Předpovědi \qv é mechaniky mají \textbf{téměř výlučně statistický charakter}. Předpovídají pouze pravděpodobnosti fyzikálních jevů,
nikoliv jejich deterministický vývoj. Tento statistický charakter není důsledkem matematického popisu předpokládané nedokonalosti
našich přístrojů, nýbrž, jak uvidíme později, je přímým důsledkem postulátů kvantové mechaniky tzn.~matematického popisu mikrosvěta.
\bc
Jaká je hustota pravděpodobnosti nalezení klasického jednorozměrného oscilátoru s~energií $E$ v intervalu $(x,x+\dx)$? Co potřebujeme
znát, chceme-li tento pravděpodobnostní výrok změnit v~deterministickou předpověď?
\ec
Jako každá fundamentálně nová teorie, i kvantová mechanika mění naše představy o~vlastnostech materiálního světa. Relace neurčitosti,
které jsou jejím důsledkem, představují fyzikální zákon, který omezuje možnosti poznání přírody a má nemalý vliv na filosofické
aspekty vědy.
Studium \qv é mechaniky a její postupné chápání je náročné nejen kvůli nutnosti naučit se mnoho nových faktů a matematiky, ale i kvůli
psychologické bariéře, která vzniká, kdykoliv se setkáme s~něčím, co nás nutí opustit zažitá schemata pramenící z~extrapolace
každodenní zkušenosti.
