Kvanttihypoteesi

Kvanttihypoteesi on fysiikan historiallinen käsite, jonka mukaan energia ja muut fysikaaliset suureet voivat esiintyä vain diskreetteinä arvoina. Ensimmäisen idean esitti Max Planck vuonna 1900 ratkaistakseen mustan kappaleen säteilyongelman: hänen mukaansa värähtelyilmiöiden energiavaihtelu tapahtuu määrättynä määränä kvantteina E = nhf, jossa h on Planckin vakio, f taajuus ja n kokonaisluku. Tämä kvanttihypoteesi selitti mustan kappaleen säteilyn spektrin ja loi perustan energian kvanttifysiikalle.

Seuraavaksi Albert Einstein laajensi ideaa: olettamalla, että valo koostuu fotoneista, joiden energia hf ylittää työnkeston, hän selitti fotoelektrisen ilmiön ja vahvisti valon kvanttisen luonteen.

Bohrin 1913 malli yhdisti kvanttihypoteesin atomin rakenteeseen: elektronin kvantittunut liike ja tietyt energiatasot selittivät atomien spektrit. Myöhemmin kvanttihypoteesin periaatteet kehittyivät nykypäivän kvanttimekaniikkaan: de Broglien aalto-kosketus, Schrödingerin yhtälö sekä Heisenbergin epävarmuusperiaate muodostivat perustan, jolla energiat ja muut suureet määritellään operatoreina ja niiden eigenarvoina.

Kvanttihypoteesi on sittemmin nähty historiallisena askeleena kohti laajempaa kvanttifysiikan teoriaa; nykyisin termi viittaa pääasiassa varhaisiin hypoteeseihin energian kvantisoinnista ja niiden johtamiin kehittyneisiin teorioihin.