Ква — гипотетическая частица и квантовая механика¶

Ква (квант, квант-единица) — в физической литературе и научной фантастике обозначение гипотетической элементарной единицы (квант) энергии, заряда или иного физического параметра, а также название ряда научных проектов, терминов и понятий, связанных с квантовой физикой. В современном научном дискурсе термин «ква» чаще всего встречается в составе производных понятий (квазичастица, квантование, квант) либо как аббревиатура.

¶Этимология и происхождение термина

Слово «ква» восходит к латинскому quantus — «сколько», через немецкое Quant и русское «квант». В русскоязычной научной традиции сокращённая форма «ква» используется редко и преимущественно в разговорном или жаргонном контексте, а также в названиях проектов и организаций. В физике XX века термин «квант» был введён Максом Планком в 1900 году для обозначения дискретной порции энергии, излучаемой или поглощаемой веществом.

¶Квантование как физическое понятие

Квантование — процесс перехода от непрерывных значений физической величины к дискретному набору допустимых значений. Это явление лежит в основе квантовой механики и проявляется во многих системах:

• Энергия атома. Электрон в атоме может обладать только строго определёнными значениями энергии, соответствующими стационарным состояниям.
• Заряд. Электрический заряд существует в дискретных порциях, кратных заряду электрона (e ≈ 1,602 × 10⁻¹⁹ Кл).
• Спин. Проекция спина элементарной частицы принимает дискретные значения.
• Магнитный момент. В магнитном поле энергия магнитного диполя квантуется (эффект Зеемана).

Понятие квантования было развито Нильсом Бором (модель атома Бора, 1913), Эрвином Шрёдингером и Вернером Гейзенбергом (формулировки квантовой механики, 1925–1926).

¶Квазичастицы

В твёрдом теле и других многочастичных системах возникают квазичастицы — квазинезависимые возбуждения, которые ведут себя как отдельные частицы, хотя являются коллективными состояниями многих взаимодействующих частиц. Основные типы:

¶«Ква» в аббревиатурах и названиях

Термин «КВА» встречается в названиях ряда научных и технических проектов:

• КВА (Квантовый Автомат) — обозначение класса квантовых вычислительных устройств в теоретической информатике.
• КВА-станция — в отдельных источниках сокращение от «квантовая антенна» или «квантовый анализатор».
• В радиотехнике и электронике сокращения с корнем «ква» используются для обозначения квантовых генераторов и стандартов частоты.

¶«Ква» в научной фантастике

В художественной литературе, прежде всего в советской и российской научной фантастике, «ква» или «квант» служит обозначением гипотетической элементарной единицы энергии или вещества, управляемой сознанием или специальными устройствами. Такой сюжетный приём встречается в произведениях братьев Стругацких и ряда других авторов, где «квант» выступает как универсальная единица, измеряющая уровень развития цивилизации (шкала Сивцева в «Трудно быть богом»).

¶Квантовые стандарты и измерения

В России квантовые стандарты частоты и времени разрабатываются и поддерживаются Всероссийским научно-исследовательским институтом физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ) и Институтом физики микроструктуры РАН. Государственный эталон единицы времени и частоты основан на оптических и микроволновых переходах атомов цезия и рубидия.

¶Значение понятия

Понятие кванта («ква») стало одним из ключевых в физике XX–XXI веков. Квантовая теория поля, квантовая электродинамика, теория квантовых полей и квантовые вычисления — все эти направления опираются на дискретность физических величин. В России квантовые технологии объявлены одним из приоритетных направлений развития науки; в 2019 году была принята национальная инициатива «Квантовая Россия».

Источники:

• Ландау Л. Д., Лившиц Е. М. Квантовая механика. Нерелятивистская теория.
• Фейнман Р. Лекции по физике. Том 3. Квантовая механика.
• Бор Н. Основания квантовой механики.
• Большая российская энциклопедия: статьи «Квант», «Квантование».
• Национальная инициатива «Квантовая Россия» (документы Минобрнауки РФ).