Концепція невизначеності квантової механіки
Поняття й принципи класичної фізики виявилися непридатними не тільки до вивчення властивостей простору й часу, але ще в більшій мері до дослідження фізичних властивостей дрібних часток матерії або мікрооб'єктів, таких, як електрони, протони, нейтрони, атоми й подібні їм об'єкти, які часто називають атомними частками. Вони утворюють невидимий нами мікросвіт, і тому властивості об'єктів цього миру зовсім не схожі на властивості об'єктів звичного нам макросвіту. Планети, зірки, комети, квазари й інші небесні тіла утворюють мегасвіт.
Переходячи до вивчення властивостей і закономірностей об'єктів мікросвіту, необхідно відразу ж відмовитися від звичних уявлень, які нав'язані нам предметами і явищами навколишні нас макросвіту. Звичайно, зробити це нелегко, тому що весь наш досвід і уявлення виникли й опираються на спостереження звичайних тіл, та й самі ми є макрооб'єктами. Тому потрібні чималі зусилля, щоб перебороти наш колишній досвід при вивченні мікрооб'єктів. Для опису поводження мікрооб'єктів широко використовуються абстракції й математичні методи дослідження.
На початку фізики були вражені незвичайними властивостями тих дрібних часток матерії, які вони вивчали в мікросвіті. Спроби описати, а тим більше пояснити властивості мікрочастинок за допомогою понять і принципів класичної фізики зазнали явної невдачі. Пошуки нових понять і методів пояснення зрештою привели до виникнення нової квантової механіки, в остаточне побудові й обґрунтування якої значний внесок внесли Е. Шредингер (1887-1961), В. Гейзенберг (1901-1976), М. Борн (1882-1970). На самому початку ця механіка була названа хвильовий на противагу звичайній механіці, що розглядає свої об'єкти як складаються з корпускул, або часток. Надалі для механіки мікрооб'єктів затвердилася назва квантової механіки.
Дуалізм хвилі й частки в мікрооб'єктах
Обговорення незвичайних властивостей мікрооб'єктів почнемо з опису експериментів, за допомогою яких уперше було встановлено, що ці об'єкти в одних досвідах виявляють себе як матеріальні частки, або корпускули, в інші - як хвилі. Для порівняння пошлемося на історію вивчення оптичних явищ. Відомо, що Ньютон розглядав світло у вигляді дрібних корпускул, але після відкриття явищ інтерференції й дифракції взяла гору хвильова теорія світла, відповідно до якої світло представлялося у вигляді хвилеподібного руху, що виникає в особливому середовищу, названої ефіром. На початку нашого сторіччя відкриття явища фотоефекта сприяло визнанню корпускулярної природи світла: фотони саме й представляли такі світлові корпускули. Ще раніше (1900 р.) подання про дискретні порції (квантах) енергії було використано німецьким фізиком Максом Планком (1858-1947) для пояснення процесів поглинання й випромінювання енергії. Згодом А. Ейнштейн показав, що світло не тільки поглинається й випромінюється, але й поширюється квантами. На цій основі він зумів пояснити явище фотоефекта, що складає у вириванні квантами світла, названими фотонами, електронів з поверхні тіла. Енергія Е фотона пропорційна частоті.
З іншого боку, такі світлові явища, як інтерференція й дифракція, ще в 19 столітті пояснювалися за допомогою хвильових уявлень. У теорії Максвелла світло розглядалося як особливий вид електромагнітних хвиль. ............
