Τι είναι η κβαντική μηχανική;

Ο όρος κβαντική μηχανική (QM) γενικά αναφέρεται σε μια μαθηματική διατύπωση της κβαντικής θεωρίας.Η κβαντική μηχανική συχνά περιγράφει και προβλέπει την κίνηση και τη συμπεριφορά των σωματιδίων στα ατομικά και υποατομικά επίπεδα.Αυτά περιλαμβάνουν σωματίδια όπως άτομα, ηλεκτρόνια, πρωτόνια και φωτόνια.Σύμφωνα με την κβαντική μηχανική, η συμπεριφορά και η κίνηση των σωματιδίων σε αυτά τα μικροσκοπικά επίπεδα είναι αντι-διαισθητικές, ριζικά διαφορετικές από οτιδήποτε παρατηρείται στην καθημερινή ζωή.Αυτό απαιτεί μια θεωρία όπως η κβαντική μηχανική για να εξηγηθεί καλύτερα αυτός ο διαφορετικός κόσμος.

Στον μακροσκοπικό κόσμο, συνήθως υπάρχουν δύο τύποι φαινομένων που ταξινομούνται από επιστήμονες: σωματίδια και κύματα.Τα σωματίδια μπορούν να θεωρηθούν ως εντοπισμένα, μεταφέροντας τη μάζα και την ενέργεια στις κινήσεις τους.Τα κύματα είναι ένα είδος φαινομένου που ποτέ δεν είναι εντοπισμένο και δεν έχει μάζα, αλλά παρ 'όλα αυτά φέρει ενέργεια.Τα σωματίδια μικρο-κόσμου που εξετάζονται στην κβαντική μηχανική είναι διαφορετικά από αυτά του μακρο-κόσμου, επειδή σε ορισμένες καταστάσεις, τα σωματίδια μπορεί να δρουν σαν κύματα, ενώ αντιστρόφως τα κύματα μπορούν να δρουν σαν σωματίδια.Σύμφωνα με την κβαντική μηχανική, αυτό θα σήμαινε ότι στο κβαντικό επίπεδο ένα μήλο θα μπορούσε να συμπεριφέρεται σαν κύμα, ενώ ένα κύμα θα μπορούσε να συμπεριφέρεται σαν ένα μήλο.

Η κβαντική μηχανική χρησιμοποιεί την κβαντική μονάδα για να αντιστοιχίσει και να μετρήσει τις ποσότητες των φυσικών ιδιοτήτων αυτώνσωματίδια.Τα σωματίδια γενικά μετριούνται λαμβάνοντας υπόψη τη λειτουργία κύματος που καταγράφηκε κατά τη στιγμή της μέτρησης.Ωστόσο, επειδή τα σωματίδια μπορεί να συμπεριφέρονται σαν κύματα, η ταυτόχρονη θέση ή ταχύτητα ενός σωματιδίου δεν μπορεί ποτέ να προσδιοριστεί εντελώς.

Αυτό το φαινόμενο αίνιγμα είναι γνωστό ως αρχή αβεβαιότητας του Heisenburg, η οποία με άλλα λόγια δηλώνει ότι η θέση και η ορμή δεν μπορούν να μετρηθούν ακριβώς ταυτόχρονα.Αυτό δεν οφείλεται εξ ολοκλήρου στο γεγονός ότι υπάρχουν περιορισμοί στη μέτρηση του εξοπλισμού ή της ικανότητας, αλλά επειδή αυτή η αβεβαιότητα πιστεύεται ότι είναι εγγενής στα ίδια τα σωματίδια.Επομένως, η κβαντική μηχανική είναι μια μαθηματική θεωρία που προσπαθεί να υπολογίσει τις πιθανότητες ανάλογα με τη λειτουργία κύματος

Πολλοί επιστήμονες δεν συμφωνούν με τα αξιώματα της κβαντικής μηχανικής.Ο Albert Einstein ήταν επιστήμονας που μερικές φορές επικρίνει την κβαντική θεωρία, καθώς έρχονταν σε σύγκρουση με τη δική του θεωρία.Έτσι, ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα στη σύγχρονη φυσική είναι να δημιουργηθεί μια θεωρία που θα ενοποιήσει τις ιδέες της κβαντικής μηχανικής με εκείνες της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν.Οι φυσικοί όπως ο Julian Barbour πρότειναν κάποιες καινοτόμες λύσεις σε αυτό το πρόβλημα, δηλώνοντας βασικά ότι εάν οι άνθρωποι θεωρούν ότι ο ίδιος ο χρόνος δεν υπάρχει, δεν υπάρχει εμπόδιο στην ενοποίηση της κβαντικής μηχανικής και της θεωρίας της σχετικότητας.