Was ist Quantenmechanik?
Der Begriff Quantenmechanik (QM) bezieht sich allgemein auf eine mathematische Formulierung der Quantentheorie. Die Quantenmechanik beschreibt und sagt häufig die Bewegung und das Verhalten von Teilchen auf atomarer und subatomarer Ebene voraus. Dazu gehören Partikel wie Atome, Elektronen, Protonen und Photonen. Laut der Quantenmechanik sind das Verhalten und die Bewegung von Partikeln auf diesen mikroskopischen Ebenen kontraintuitiv und unterscheiden sich radikal von allem, was im täglichen Leben beobachtet wird. Dies erfordert eine Theorie wie die Quantenmechanik, um diese andere Welt besser erklären zu können.
In der makroskopischen Welt gibt es normalerweise zwei Arten von Phänomenen, die von Wissenschaftlern klassifiziert werden: Teilchen und Wellen. Teilchen können als lokalisiert angesehen werden, die Masse und Energie in ihren Bewegungen transportieren. Wellen sind eine Art Phänomen, das niemals lokalisiert ist und keine Masse hat, aber dennoch Energie enthält. Die in der Quantenmechanik untersuchten Teilchen der Mikrowelt unterscheiden sich von denen der Makrowelt, da sich Teilchen in bestimmten Situationen wie Wellen verhalten können, während sich Wellen umgekehrt wie Teilchen verhalten können. Laut der Quantenmechanik würde dies bedeuten, dass sich ein Apfel auf der Quantenebene wie eine Welle verhält, während sich eine Welle wie ein Apfel verhält.
Die Quantenmechanik verwendet die Quanteneinheit, um Größen der physikalischen Eigenschaften dieser Teilchen grob zuzuordnen und zu messen. Partikel werden im Allgemeinen unter Berücksichtigung der zum Zeitpunkt der Messung aufgezeichneten Wellenfunktion gemessen. Da sich Partikel jedoch wie Wellen verhalten können, kann der gleichzeitige Ort oder die Geschwindigkeit eines Partikels niemals vollständig bestimmt werden.
Dieses offensichtliche Rätsel ist als Heisenburgs Ungewissheitsprinzip bekannt, das mit anderen Worten besagt, dass Position und Impuls nicht genau gleichzeitig gemessen werden können. Dies liegt nicht nur daran, dass die Messgeräte oder -fähigkeiten Einschränkungen unterliegen, sondern auch daran, dass angenommen wird, dass diese Unsicherheit den Partikeln selbst inhärent ist. Die Quantenmechanik ist daher eine mathematische Theorie, die versucht, Wahrscheinlichkeiten nach der Wellenfunktion zu berechnen.
Viele Wissenschaftler sind mit den Postulaten der Quantenmechanik nicht einverstanden. Albert Einstein war ein Wissenschaftler, der manchmal die Quantentheorie kritisierte, da sie im Widerspruch zu seiner eigenen Theorie stand. Eines der größten Probleme der heutigen Physik ist es daher, eine Theorie zu entwickeln, die die Ideen der Quantenmechanik mit denen der allgemeinen Relativitätstheorie von Einstein vereinigt. Physiker wie Julian Barbour haben einige innovative Lösungen für dieses Problem vorgeschlagen. Grundsätzlich heißt es, dass es kein Hindernis für die Vereinheitlichung der Quantenmechanik und der Relativitätstheorie gibt, wenn Menschen bedenken, dass die Zeit selbst nicht existiert.