Koncepční otázky kvantové teorie

Předmluva

Tato kniha není učebnicí kvantové mechaniky. Alespoň ne v běžném smyslu. Jejím cílem je seznámit čtenáře s tématy, která nějakým způsobem souvisejí se základy a s interpretací kvantové teorie. Měla by tak vyplnit určitou mezeru v česky psané literatuře o kvantové fyzice. Je určena studentům fyziky, ale i široké komunitě fyziků.

Kvantová mechanika je nepochybně jednou z nejúžasnějších fyzikálních teorií, které se člověku kdy podařilo nalézt. Přesto musíme přiznat, že - po zhruba století její existence - jí stále nerozumíme tak, jak bychom chtěli. Předkládaný text by měl upozornit na některé problémy a nejasnosti, které kvantová teorie přináší. Ukázat, jak se na ně dívali významní fyzikové 20. století, ale také je uvést do souvislosti se současnými výzkumy, především je představit ve světle nejnovějších experimentů.

Byl bych rád, kdyby tato kniha byla také motivací pro ty, kteří by se kvantovou teorií chtěli začít aktivně zabývat. Mnohé z původních článků v dané oblasti vyžadují jistý "technický background", přestože základní myšlenky bývají obvykle relativně jednoduché. To může z počátku činit tyto zdroje nesnadno přístupnými nejen pro studenty, ale i pro fyziky, pracující v jiných oblastech. Pokusil jsem se proto aspoň malou část všech těch zajímavých myšlenek a experimentů, které ukazují, že kvantová teorie je opravdu neobyčejnou teorií, vyjádřit způsobem co možná názorným (i když občas za cenu určitých zjednodušení). Předpokládám nicméně, že potenciální čtenář má alespoň rámcové ponětí o kvantové teorii a základní znalosti matematické analýzy a lineární algebry.

Kniha začíná stručným historickým přehledem pramenů kvantové mechaniky a přináší také krátkou rekapitulaci jejího formalismu. Největší prostor je však věnován tématům, jako je kvantové měření, interpretace kvantové teorie, entanglement (neboli kvantové korelace) a kvantová "nelokalita". Poslední tři kapitoly představují exkurzi do moderního odvětví kvantové fyziky, jímž je kvantové zpracování informace. Relativně velká pozornost je v knize věnována metodám kvantové optiky a zvláště parametrické frekvenční konverzi. Je to proto, že kvantová optika představuje v současné době jeden z nejdůležitějších experimentálních nástrojů při ověřování základů kvantové teorie i při konstruování zařízení pro kvantový přenos a zpracování informace.

Protože literatura k danému tématu je neobyčejně rozsáhlá, jsou citovány pouze vybrané původní i přehledové práce. Přehledové články a učebnice mají sloužit jako východisko k dalšímu studiu. Lze v nich také nalézt rozsáhlé odkazy na další literaturu. Pro snazší orientaci je seznam literatury uváděn u každé kapitoly zvlášť, a to i za cenu, že se některé tituly opakují. V jednotlivých kapitolách jsou průběžně uváděny příklady, které mají ilustrovat podávaný výklad.