Квантовая механика – наука, лежащая в основе квантовой теории. Quanta – множественное число от quantum и название различных типов крошечных субатомных частиц, цвет которых выходит за рамки классических научных границ – буквально. Том Клементс объясняет на сайте Socratic, что кванты скачут между состояниями, а также между зонами пространства и времени[36]. В квантовой физике свет не такой последовательный, а единица света – частица, у которой есть масса, а также волна, без массы. Классическая физика посвящена взвешиванию и отслеживанию классических частиц, таких как атомы и молекулы, но это, судя по всему, невыполнимая задача в квантовой физике.
Определение, которое приписывают Клементсу, помогает определить базовые различия между классическими и квантовыми реальностями.
В классической физике центральная единица материи – атом. У атома есть ядро, или сердцевина, окруженная вращающимися энергетическими валентностями, называемыми оболочками. Электроны, несущие в себе заряд, циркулируют вместе с ними и скачут между оболочками. Самые близкие к ядру обладают наименьшим количеством энергии. Те, что подальше, имеют высокие уровни энергии. Внутри этой конфигурации также существуют атомные орбитали, или подоболочки, но в основном происходит следующее: когда электрон находится выше, чем обычно, во внешней орбите и возвращается на нормальную орбиту, он выпускает фотоны – фундаментальные единицы света. Характеристику этих фотонов можно предсказать, опираясь на тип атома. Когда электрон поднимается до ненормального более высокого уровня, свет поглощается.
Как к этому всему относятся кванты? Ну, электроны не надевают ботинки для прогулки и не гуляют от орбиты к орбите. Как я намекнула, они прыгают, делают квантовые прыжки, на самом деле перемещаясь с одного места в другое с первого взгляда прерывистым образом, проходя по пути через темные области. Таким образом, перемещаясь, они действуют, как кванты.
Возможно, вы не слышали, что электроны (и фотоны) могут быть квантовыми частицами. Скорее всего, как и я, вы изучали их на уроках классической физики. Но так и есть. Они могут существовать в двух местах одновременно, могут объявиться, когда за ними наблюдают, и исчезнуть, когда никого нет, и могут проявлять и другое аномальное поведение. Существует множество разных типов квантовых частичек, включая только что упомянутые. Важно помнить, что для любого предмета в мире, который кажется продолжительным, гладким и твердым, существуют разные виды быстро меняющихся и несовместимых событий, происходящих внутри и в отношении этого объекта – крошечные частички волн, летающие повсюду вперед-назад, нигде и одновременно везде.
Это