S│owo kwant pochodzi od │aci±skiego quantum co oznacza porcjΩ, czΩ╢µ, kawa│ek.

Kwantowanie to spos≤b opisu zjawisk przez podzielenie wystΩpuj▒cych w nich wielko╢ci na czΩ╢ci. Podzia│ ma byµ tak pomy╢lany, aby z czΩ╢ci mo┐na by│o wygodnie u│o┐yµ wiΩksze ca│o╢ci, kt≤re podlegaj▒ badaniu. Przy pomocy teorii kwantowej nie badamy czΩ╢ci, lecz ca│o╢ci, kt≤re s▒ z nich z│o┐one.

W fizyce koncepcja kwantowych, czyli nie ci▒g│ych, skokowych, odbywaj▒cych siΩ porcjami zmian energii, powsta│a w 1900 roku. Wprowadzi│ j▒ Max Planck [ZOBACZ], w celu wyja╢nienia regularno╢ci, kt≤re by│y obserwowane podczas bada± promieniowania. Przyj▒│ on, ┐e atomy mog▒ poch│aniaµ i wysy│aµ promieniowanie tylko w porcjach o ╢ci╢le okre╢lonych czΩsto╢ciach. CzΩsto╢µ, oznaczona greck▒ liter▒ czytan▒ jako ni, tego promieniowania i energia E tych porcji s▒ zwi▒zane zale┐no╢ci▒ E=h*ni, gdzie h jest pewn▒ sta│▒. Taka porcja, kwant, ma cechy przypisywane cz▒stkom materii. Dla ╢wiat│a wprowadzono nawet oddzieln▒ nazwΩ kwantu - foton. Wykryto szereg "materialnych" w│asno╢ci foton≤w, mog▒ one np. wywieraµ (tak jak gaz) ci╢nienie na powierzchniΩ, na kt≤r▒ padaj▒.

Niels Bohr zastosowa│ ideΩ kwantowania do wyja╢nienia budowy atomu (by│a o tym mowa we wcze╢niejszym artykule). [ZOBACZ] . Jego kwantowa teoria wyja╢nia│a zjawiska, kt≤rych klasyczna fizyka wyt│umaczyµ nie potrafi│a. MiΩdzy innymi dlaczego atomy wysy│aj▒ ╢wiat│o o ╢ci╢le okre╢lonych d│ugo╢ciach fal. Jest to tak zwana starsza teoria kwant≤w. Wobec wielu zjawisk okaza│a siΩ jednak bezradna. Przyczyn▒ tego by│o traktowanie elektronu jak zwyk│ej, klasycznej cz▒stki.

Sukcesy kwantowego podej╢cia do teorii ╢wiat│a i innych rodzaj≤w promieniowania elektromagnetycznego, wyja╢nienie przy pomocy tego podej╢cia rewelacyjnych, na pocz▒tku XX wieku, zjawisk (na przyk│ad powszechnie stosowana obecnie fotokom≤rka), spowodowa│y, ┐e Louis de Broglie w 1924 roku wysun▒│ my╢l, aby nie tylko fale elektromagnetyczne traktowaµ jako cz▒stki, lecz cz▒stki, w tym elektrony, potraktowaµ jako fale. Testem na prawdziwo╢µ teorii by│oby zaobserwowanie u cz▒stek w│asno╢ci falowych, na przyk│ad ugiΩcia czy interferencji. I tak w│a╢nie siΩ sta│o. Wi▒zka elektron≤w odbita od kryszta│u zachowa│a siΩ jak ╢wiat│o na zwyk│ej siatce dyfrakcyjnej.

Podzia│ na fale i cz▒stki jest podzia│em ludzkim, a nie rzeczywi╢cie istniej▒cym w przyrodzie. To my ludzie naginamy obserwowane obiekty do znanych z klasycznej mechaniki zjawisk i nazywamy falami b▒d╝ cz▒stkami w zale┐no╢ci od tego, z czym siΩ nam w danym do╢wiadczeniu lepiej kojarz▒.

Hipoteza de Broglie'a i jej do╢wiadczalne potwierdzenie kaza│y niejako od nowa zacz▒µ tworzyµ historiΩ budowy i funkcjonowania materii, pozostawiaj▒c dotychczasowej fizyce rolΩ teorii funkcjonowania obiekt≤w wiΩkszych (makroskopowych). TeoriΩ tΩ nazywa siΩ fizyk▒ kwantow▒ dziel▒c j▒ tak jak i ca│▒ fizykΩ na mechanikΩ elektrodynamikΩ itd.

To, ┐e bardzo kr≤tkie fale nie jawi▒ siΩ nam jako fale nie jest bardziej dziwne, ni┐ to, ┐e najstaranniej nawet nakre╢lona linia pod lup▒ sk│ada siΩ z samych nier≤wno╢ci. Nie to jest przedmiotem badania mechaniki kwantowej. Bada ona w│asno╢ci, spos≤b zachowania siΩ fal.

Faktem, kt≤ry przysparza│ najwiΩcej k│opotu tw≤rcom mechaniki kwantowej, W.Heisenbergowi, E.Schroedingerowi, M.Bornowi, P.Diracowi, by│a niemo┐no╢µ ustalenia obszaru zajmowanego przez badane fale. Taka fala jak na przyk│ad foton w do╢wiadczeniach zwi▒zanych z ugiΩciem czy interferencj▒ wykazywa│a kilkumetrowe rozmiary, by zn≤w ca│▒ energiΩ przekazaµ mikroskopijnemu atomowi. Ca│e zjawisko nosi│o na dodatek charakter czysto przypadkowy. Nie mo┐na by│o tak przeprowadziµ do╢wiadczenia, by energia takiej kilkumetrowej fali by│a przekazana okre╢lonemu atomowi. Za ka┐dym razem "wybierany" by│ inny atom. Jedyne co mo┐na by│o ustaliµ, to prawdopodobie±stwo takiego wyboru. I wynik by│ zaskakuj▒co jednoznaczny. Okaza│o siΩ, ┐e prawdopodobie±stwo to jest proporcjonalne do natΩ┐enia fali w danym miejscu. Nie by│o wiΩc innego rozwi▒zania jak to, ┐e cz▒stka-fala to po prostu rozk│ad prawdopodobie±stwa zaistnienia takiego czy innego zjawiska. Matematycznie ujΩli to P. Dirac i J. von Neumann pozwalaj▒c na wprowadzenie do mechaniki kwantowej bez ogranicze± metod obliczeniowych. R≤wnanie takiej cz▒stki, fali prawdopodobie±stwa poda│ Schroedinger. I badania potoczy│y siΩ dalej. W│asno╢ci cia│ makroskopowych nie s▒ statystyczne po prostu dlatego, ┐e na ka┐d▒ z nich sk│ada siΩ tak wiele dzia│a± poszczeg≤lnych cz▒stek-fal, ┐e niweluje to czynniki losowo╢ci. Nie mamy do czynienia z pojedynczymi cz▒steczkami.

Pozostaje oczywi╢cie psychologiczny aspekt sprawy. Fakt, ┐e u podstaw ╢wiata znajduj▒ siΩ jedynie jakie╢ losowo pojawiaj▒ce siΩ efekty, a nie "twarda materia", mo┐e budziµ niepok≤j. Ale czy podobnych uczuµ nie budzi│y odkrycia takie jak przesuniΩcie ziemi z centrum Wszech╢wiata na pozycjΩ jednej z planet na peryferiach niczym nie wyr≤┐niaj▒cej siΩ galaktyki - Drogi Mlecznej.

T.W.