Che cos'è la meccanica quantistica?
Il termine meccanica quantistica (QM) si riferisce generalmente a una formulazione matematica della teoria quantistica. La meccanica quantistica spesso descrive e predice il movimento e il comportamento delle particelle a livello atomico e subatomico. Questi includono particelle come atomi, elettroni, protoni e fotoni. Secondo la meccanica quantistica, il comportamento e il movimento delle particelle a questi livelli microscopici sono controintuitivi, radicalmente diversi da qualsiasi cosa osservata nella vita di tutti i giorni. Ciò richiede una teoria come la meccanica quantistica per spiegare meglio questo diverso mondo.
Nel mondo macroscopico, di solito ci sono due tipi di fenomeni che sono classificati dagli scienziati: particelle e onde. Le particelle possono essere pensate come localizzate, trasportando massa ed energia nei loro movimenti. Le onde sono un tipo di fenomeno che non è mai localizzato e non ha massa, ma trasporta energia. Le particelle di micro-mondo che vengono esaminate nella meccanica quantistica sono diverse da quelle del macromondo, perché in determinate situazioni, le particelle possono agire come onde, mentre al contrario, le onde possono agire come particelle. Secondo la meccanica quantistica, ciò significherebbe che a livello quantico una mela potrebbe comportarsi come un'onda, mentre un'onda potrebbe comportarsi come una mela.
La meccanica quantistica usa l'unità quantistica per assegnare e misurare approssimativamente quantità delle proprietà fisiche di queste particelle. Le particelle in genere vengono misurate considerando la funzione d'onda registrata al momento della misurazione. Tuttavia, poiché le particelle possono comportarsi come onde, la posizione o la velocità simultanee di una particella non possono mai essere completamente determinate.
Questo apparente enigma è noto come il principio di incertezza di Heisenburg, che in altre parole afferma che la posizione e lo slancio non possono essere misurati esattamente contemporaneamente. Ciò non è interamente dovuto al fatto che vi sono limiti nella misurazione di attrezzature o abilità, ma perché si ritiene che questa incertezza sia inerente alle particelle stesse. La meccanica quantistica quindi è una teoria matematica che cerca di calcolare le probabilità in base alla funzione d'onda.
Molti scienziati non sono d'accordo con i postulati della meccanica quantistica. Albert Einstein era uno scienziato che a volte era critico nei confronti della teoria quantistica, poiché era in conflitto con la sua teoria. Pertanto, uno dei maggiori problemi della fisica contemporanea è quello di creare una teoria che unifichi le idee della meccanica quantistica con quelle della teoria della relatività generale di Einstein. Fisici come Julian Barbour hanno proposto alcune soluzioni innovative a questo problema, affermando sostanzialmente che se gli umani considerano che il tempo stesso non esiste, non vi sono ostacoli all'unificazione della meccanica quantistica e della teoria della relatività.