По крайней мере, оно не фундаментально — это удобное описание некоторых процессов, когда нам не хочется вдаваться в детали.
Вы наверняка знаете про резонанс: скажем, у вас есть веревка, один конец у нее привязан, а второй вы начинаете периодично дергать с определенной частотой. Если длина веревки подходит под длину волны (точнее, ее половину), то веревка начнет колебаться. Если вы немного измените частоту — веревка перестанет колебаться. Попробуйте (вот прикольное видео, как можно сделать дома ). Получилсь? Ура, вы проквантовали веревку! На самом деле, нет, конечно, но принцип тот же.
Что нам обычно говорят про квантование: системы типа атома не могут существовать в произвольной энергии, а только на определенных уровнях. Переходы между этими уровнями происходят скачками: пока не накачаешь достаточно энергии (на один КВАНТ) система будет оставаться в предыдущем состоянии. Энергия передается квантами — неделимыми “кусочками” энергии. Ну и всякое такое прочее в том же духе.
На самом деле все эти процессы в основе имеют ту же резонансную структуру, что мы имели в примере с веревкой. Только вместо веревки у нас квантовые поля. Например, электрон (его волновая функция) вокруг атома формирует стоячую волну — ровно как веревка в видео. Если мы передадим ему энергию (т.е. частоту поля, они связаны напрямую), которая не соответствует резонансу, эта энергия не сможет возбудить новые колебания. А если мы попадем ровно в следующий резонанс — сможет. Расстояние между резонансами как раз и является “квантами”, которые мы наблюдаем.
Еще более удачный пример — оптический резонатор. Когда 1/2 длины волны света, которым мы в него светим, совпадает с длиной резонатора, свет интерферирует сам с собой, возникает резонанс, мощность внутри резонатора значительно возрастает (вне резонанса она равна нулю практически). Мы можем подстраивать длину волны (энергию) света и возбуждать новые и новые резонансы. Более того, если мы посветим на него широким спектром, он пропустит только свет определенных частот. Для наблюдателя снаружи будет выглядеть, как будто есть набор энергетических уровней, между которыми происходит квантованный переход…
Обычно, когда мы говорим про квантование, мы не учитываем внутреннего процесса. Вот излучился квант света. А как он излучился-то? Если рассмотреть систему на фундаментальном уровне, мы увидим, что никаких скачков нет, система эволюционирует гладко, просто волновая функция входит в резонанс при определенных энергиях.
Еще один момент, когда нам кажется, что происходит квантование — процесс измерения, “коллапс” волновой функции. Очень часто люди экстраполируют динамику системы из измерения (типа если мы измерили фотон вот в этом месте, он должен был пройти таким-то путем). В такой трактовке, действительно, могут возникать всякого рода странности (я писал про такое в посте про голубей), включая кажущиеся “скачки”/квантование. Но как только мы посмотрим на полную динамику системы от самого начала, эти странности пропадают.
Итого: вопреки названию, квантование не является важным элементом квантовой теории. А определяющим элементом оказывается соотношение неопределенности Гейзенберга (и — в более широком смысле — описание мира через волновую функцию). Но про это в следующий раз 🙂