Vad är kvantmekanik?

Begreppet kvantmekanik (QM) hänvisar i allmänhet till en matematisk formulering av kvantteori.Kvantmekanik beskriver och förutsäger ofta rörelse och beteende hos partiklar på atom- och subatomnivåer.Dessa inkluderar partiklar som atomer, elektroner, protoner och fotoner.Enligt kvantmekanik är partiklarnas beteende och rörelse på dessa mikroskopiska nivåer motintuitiva, radikalt skiljer sig från allt som observerats i vardagen.Detta kräver en teori som kvantmekanik för att bättre förklara denna olika värld.

I den makroskopiska världen finns det vanligtvis två typer av fenomen som klassificeras av forskare: partiklar och vågor.Partiklar kan betraktas som lokaliserade, transporterar massa och energi i sina rörelser.Vågor är en typ av fenomen som aldrig är lokaliserat och inte har någon massa, men ändå bär energi.Mikrovärldspartiklarna som undersöks i kvantmekanik skiljer sig från makrovärlden, eftersom i vissa situationer kan partiklar fungera som vågor, medan omvänt kan vågor fungera som partiklar.Enligt kvantmekanik skulle detta innebära att ett äpple på kvantnivån kan bete sig som en våg, medan en våg kan bete sig som ett äpple.

Kvantmekanik använder kvantenheten för att grovt tilldela och mäta mängder av de fysiska egenskaperna hos dessapartiklar.Partiklar mäts vanligtvis genom att överväga vågfunktionen registrerad vid mätningen.Ändå eftersom partiklar kan bete sig som vågor, kan en partikelens samtidiga plats eller hastighet aldrig helt bestämmas.

Detta uppenbara konundrum är känd som Heisenburgs osäkerhetsprincip, som med andra ord säger att position och moment kan inte mätas exakt samtidigt.Detta beror inte helt på att det finns några begränsningar i mätutrustning eller förmåga, utan för att denna osäkerhet tros vara inneboende för själva partiklarna.Kvantmekanik är därför en matematisk teori som försöker beräkna sannolikheter enligt vågfunktionen.

Många forskare håller inte med postulaten för kvantmekanik.Albert Einstein var en forskare som ibland var kritisk mot kvantteori, eftersom det strider mot sin egen teori.Således är ett av de största problemen inom samtida fysik att skapa en teori som skulle förena idéerna om kvantmekanik med de från Einsteins allmänna teori om relativitet.Fysiker som Julian Barbour har föreslagit några innovativa lösningar på detta problem, i princip om att om människor anser att tiden själv inte finns, finns det inget hinder för att förena kvantmekanik och relativitetsteorin.