Квантовая теория начала зарождаться и развиваться вместе с научными исследованиями, которые проводились в 19 и начале 20 века. Ученые пытались понять строение всех форм и веществ, но для этого необходимо было определить, что такое сама материя и из чего она состоит.
Первые умозаключения, характеризующие понятие «материи» относятся к античным временам. Тогда ее представляли в образе целостных явлений и веществ, таких как огонь, воздух, вода, но с открытием понятий электромагнетизма и иных процесс формирования научных теорий перерос на новый качественный уровень.
Зарождение квантовой теории
Сначала специалисты могли рассматривать объект изучения с точки зрения химических процессов. Исследователь разделял вещество на составные части и просчитывал установленные взаимосвязи между ними. Так рождалось понятие о химическом элементе. Немного позже эти знания были структурированы, так как стало понятно, что подобные элементы состоят не только из одних атомов, но и иных частиц. Через некоторое время количество элементов выросло до сотни, однако это еще не могло привести научный мир к пониманию материи.
Статья: Квантовая теория и строение материи
Новый виток развития квантовой теории пришелся на начало 20 века, когда физик Резерфорд провел ряд опытов и выявил ядерную модель атома. Чуть позже были открыты частицы атома:
- электрон;
- нейтрон;
- ядро атома;
- протон.
Эти частицы также совершали бесконечное взаимодействие, из которого рождались иные элементы вещества на сверхмалом уровне. Они выглядели как вид излучений, но при этом все равно не смогли ответить на вопрос о реальном строении и формы материи.
Ученые в области квантовой физики начали создавать различные теории, в основе которых лежали понятия гравитации, как основной невидимой силы. Она участвовала во всех основных процессах квантовой механики и могла послужить разгадкой в постижении всего понятия «материи».
Согласно высказанным предположениям в одной и той же реальности может существовать две формы этой же реальности в виде:
- частиц;
- силовых полей.
Согласно классическим понятиям механики, сформулированным Исааком Ньютоном, нельзя объяснить стабильность атома, поэтому формирование квантовой теории шло неоднородно, с осознанием большого числа несоответствий и ошибок. Если математические модели могли дать положительный результат, то на практике все обстояло не таким удачным образом и путь к познанию строения и свойства материи остается нелегким. Однако подобную стабильность все же удается описать в квантовой модели, так как она дает объективное описание атома в пространстве и во времени.
Анализ строения материи
Так как с точностью определить непосредственные характеристики материи нельзя, то теоретики прибегают к помощи составления анализа строения материи. К строению материи имеют отношение, как физика, так и химия. Они вместе составляют большую науку. Однако при составлении понятия материи необходимо брать во внимание дополнительные знания из биологии. Считается, что резкого различия между живой и неживой материей провести нельзя. Есть те специфические биологические функции, которые выполняются всеми группам молекул.
Род стабильности, что усматривается в живых организмах, по своей природе довольно сильно отличается от стабильности атома или кристалла. В биологии идет речь о стабильности процесса или функции, а не о стабильности формы. Поэтому квантово-механические законы играют в биологических процессах весьма важную роль.
Методы изучения материи
Специалисты имеют ряд методов, для того, чтобы на квантовом уровне достичь определенного понимания понятия «материя». Для этого ни используют космическое излучение. Электромагнитные поля на поверхности звезд, которые простираются на огромные пространства, при особых условиях могут ускорить заряженные атомные частицы, электроны и атомные ядра. Ускорение при благоприятных условиях происходит еще в переменных магнитных полях между звездами. Результаты воздействия могут быть исследованы на новом уровне.
Другая особенность в познании строения материи состоят в экспериментах, проводимых на установках ускорителей частиц. Циклотроны способны под огромным напряжением концентрировать сильное магнитное поле заряженными атомными частицами. Их принуждают многократно вращаться по кругу, дополнительное ускорение придается электрическим полем.
В ходе экспериментов, кроме трех основных строительных элементов материи, были открыты новые элементарные частицы. Они порождались в этих происходящих при высоких энергиях столкновениях, но на предельно короткие промежутки времени, однако их удавалось зафиксировать научным способом, что подтверждает правильность использования квантового метода мышления, который был введен в обращение около века назад. Новые элементарные частицы имеют свойства, похожие на характеристики уже известных протонов, нейтронов и электронов.
Основным элементом, который существенно отличает их от остальных, является крайняя нестабильность. Наиболее стабильные частицы способны существовать рекордно малое время. Их жизнь длится примерно миллионную долю секунды.
Проведенные таким образом эксперименты при помощи космического излучения или очень больших ускорителей, выявили новые интересные черты материи. Полученные интересные результаты пока никак не могут ответить на главнее вопросы строения всей Вселенной, состоящей из материи. Некоторые ученые считают, что они уводят в сторону от идей о единстве материи, однако приближает к разгадке этой тайны. Благодаря согласованию экспериментов в области элементарных частиц наивысших энергий с математическим анализом их результатов можно будет прийти к полному пониманию единства материи.
