Hva er kvantemekanikk?

Begrepet kvantemekanikk (QM) refererer generelt til en matematisk formulering av kvanteteori. Kvantemekanikk beskriver ofte og forutsier bevegelse og oppførsel av partikler på atom- og subatomiske nivåer. Disse inkluderer partikler som atomer, elektroner, protoner og fotoner. I henhold til kvantemekanikk er oppførselen og bevegelsen av partikler på disse mikroskopiske nivåene motintuitive, radikalt forskjellig fra alt som er observert i hverdagen. Dette krever en teori som kvantemekanikk for bedre å forklare denne forskjellige verdenen.

I den makroskopiske verden er det vanligvis to typer fenomen som er klassifisert av forskere: partikler og bølger. Partikler kan tenkes å være lokalisert, transportere masse og energi i bevegelsene sine. Bølger er en type fenomen som aldri er lokalisert og ikke har noen masse, men som likevel bærer energi. Mikroverdenpartiklene som blir undersøkt i kvantemekanikk er forskjellige fra th thE makroverdenen, fordi i visse situasjoner kan partikler fungere som bølger, mens omvendt, bølger kan fungere som partikler. I følge kvantemekanikk vil dette bety at et eple på kvantenivået kan oppføre seg som en bølge, mens en bølge kan oppføre seg som et eple.

Kvantemekanikk bruker kvanteenheten for å tilordne grovt og måle mengder av de fysiske egenskapene til disse partiklene. Partikler måles vanligvis ved å vurdere bølgefunksjonen som er registrert på målestedet. Likevel fordi partikler kan oppføre seg som bølger, kan samtidig beliggenhet eller hastighet til en partikkel aldri helt bestemmes.

Dette tilsynelatende conundrum er kjent som Heisenburgs usikkerhetsprinsipp, som med andre ord sier at posisjon og momentum ikke kan måles nøyaktig samtidig. Dette er ikke helt fordi det er noen begrensninger i måleutstyr eller ability, men fordi denne usikkerheten antas å være iboende for partiklene selv. Kvantemekanikk er derfor en matematisk teori som prøver å beregne sannsynligheter i henhold til bølgefunksjonen.

Mange forskere er ikke enige i postulatene av kvantemekanikk. Albert Einstein var en forsker som noen ganger var kritisk til kvanteteori, da den var i konflikt med sin egen teori. Dermed er et av de største problemene i samtidens fysikk å lage en teori som vil forene ideene om kvantemekanikk med Einsteins generelle relativitetsteori. Fysikere som Julian Barbour har foreslått noen innovative løsninger på dette problemet, og i utgangspunktet sier at hvis mennesker vurderer at tiden ikke eksisterer, er det ingen hindring for å forene kvantemekanikk og teorien om relativitet.