量子力学とは？

量子力学（QM）という用語は、一般に量子理論の数学的定式化を指します。 量子力学はしばしば、原子レベルおよび亜原子レベルでの粒子の動きと振る舞いを記述および予測します。 これらには、原子、電子、陽子、光子などの粒子が含まれます。 量子力学によれば、これらの微視的レベルでの粒子の挙動と動きは直感に反し、日常生活で観察されるものとは根本的に異なります。 この異なる世界をより良く説明するためには、量子力学のような理論が必要です。

巨視的な世界では、通常、科学者によって分類される現象には、粒子と波の2種類があります。 粒子は局所化され、その動きで質量とエネルギーを輸送していると考えることができます。 波は、決して局所化されず、質量を持たないが、それでもエネルギーを運ぶ現象の一種です。 量子力学で調べられるミクロ世界の粒子は、マクロ世界の粒子とは異なります。特定の状況では、粒子は波のように振る舞うかもしれませんが、逆に波は粒子のように振舞うかもしれません 量子力学によれば、これは、量子レベルではリンゴが波のように振る舞う一方で、波はリンゴのように振る舞うことを意味します。

量子力学では、量子ユニットを使用して、これらの粒子の物理的性質の量を大まかに割り当てて測定します。 粒子は通常、測定時に記録された波動関数を考慮して測定されます。 しかし、粒子は波のように振る舞う可能性があるため、粒子の同時位置または速度を完全に決定することはできません。

この明らかな難問は、ハイゼンブルグの不確定性原理として知られています。つまり、位置と運動量を同時に正確に測定することはできないと述べています。 これは、測定機器や能力に制限があるためだけではありませんが、この不確実性は粒子自体に固有であると考えられているためです。 したがって、量子力学は、波動関数に従って確率を計算しようとする数学的理論です。

多くの科学者は、量子力学の仮定に同意しません。 アルバート・アインシュタインは科学者であり、彼自身の理論と矛盾するため、時には量子理論に批判的でした。 したがって、現代物理学における最大の問題の1つは、量子力学の概念とアインシュタインの一般相対性理論の概念を統一する理論を作成することです。 Julian Barbourのような物理学者は、この問題に対するいくつかの革新的な解決策を提案しました。基本的に、人間が時間自体が存在しないと考える場合、量子力学と相対性理論を統一する障害はないと述べています