Co je kvantová mechanika?

Termín kvantová mechanika (QM) obecně odkazuje na matematickou formulaci kvantové teorie. Kvantová mechanika často popisuje a předpovídá pohyb a chování částic na atomové a subatomické úrovni. Patří sem částice, jako jsou atomy, elektrony, protony a fotony. Podle kvantové mechaniky je chování a pohyb částic na těchto mikroskopických úrovních kontraintuitivní a radikálně se liší od všeho, co je v každodenním životě pozorováno. To vyžaduje teorii jako kvantová mechanika, aby bylo možné lépe vysvětlit tento odlišný svět.

V makroskopickém světě obvykle existují dva typy jevů, které vědci klasifikují: částice a vlny. Částice lze považovat za lokalizované, které ve svých pohybech přenášejí hmotu a energii. Vlny jsou typem fenoménu, který není nikdy lokalizován a nemá hmotu, ale přesto nese energii. Částice mikrosvěta, které jsou zkoumány v kvantové mechanice, se liší od částic makrosvěta, protože v určitých situacích mohou částice působit jako vlny, zatímco naopak mohou vlny působit jako částice. Podle kvantové mechaniky by to znamenalo, že se na kvantové úrovni může jablko chovat jako vlna, zatímco vlna se může chovat jako jablko.

Kvantová mechanika používá kvantovou jednotku k hrubému přiřazení a měření množství fyzikálních vlastností těchto částic. Částice se obecně měří zvážením vlnové funkce zaznamenané v době měření. Přesto, že částice se mohou chovat jako vlny, nelze nikdy zcela určit současnou polohu nebo rychlost částice.

Tento zjevný hlavolam je známý jako Heisenburgův princip nejistoty, který jinými slovy říká, že pozici a hybnost nelze přesně měřit současně. Není to úplně proto, že existují nějaká omezení v měřicím zařízení nebo schopnostech, ale proto, že se tato nejistota považuje za vlastní samotným částicím. Kvantová mechanika je tedy matematická teorie, která se snaží vypočítat pravděpodobnosti podle vlnové funkce.

Mnoho vědců nesouhlasí s postuláty kvantové mechaniky. Albert Einstein byl vědec, který někdy kritizoval kvantovou teorii, protože byl v rozporu s jeho vlastní teorií. Jedním z největších problémů současné fyziky je tedy vytvoření teorie, která by sjednotila myšlenky kvantové mechaniky s těmi Einsteinovy ​​obecné teorie relativity. Fyzici, jako je Julian Barbour, navrhli některá inovativní řešení tohoto problému, v zásadě tvrdí, že pokud lidé usoudí, že čas sám o sobě neexistuje, není překážkou sjednocení kvantové mechaniky a teorie relativity.