ميكانيكا الكم هي فرع من الفيزياء يصف المادة والطاقة على المستويين الذري ودون الذري. تُعدّ من أنجح النظريات العلمية، وأكثرها غرابة. فهي تصف عالماً يمكن فيه للجسيمات أن تتواجد في مكانين في آن واحد، حيث يُغيّر القياس النتيجة، وحيث يُعدّ عدم اليقين أمراً جوهرياً. طُوّرت هذه النظرية في عشرينيات القرن الماضي على يد نيلز بور، وفيرنر هايزنبرغ، وإرفين شرودنغر، وآخرين. وقد اجتازت جميع الاختبارات التجريبية بنجاح، وهي تُشكّل أساس التكنولوجيا الحديثة، من أشباه الموصلات إلى الليزر إلى التصوير بالرنين المغناطيسي.

تقوم ميكانيكا الكم على بضعة مبادئ أساسية. تنص ازدواجية الموجة والجسيم على أن الجسيمات تتصرف كموجات، والموجات تتصرف كجسيمات. وينص مبدأ التراكب على أن النظام الكمومي يمكن أن يكون في حالات متعددة في آن واحد حتى يتم قياسه. وينص مبدأ التشابك على أن الجسيمات يمكن أن ترتبط بطرق تتحدى الحدس الكلاسيكي. وينص مبدأ عدم اليقين على أنه لا يمكن معرفة بعض أزواج الخصائص، مثل الموقع والزخم، بدقة تامة. ميكانيكا الكم ليست بديهية، ولا تتوافق مع تجربتنا اليومية، لكنها فعالة. فهي تتنبأ بسلوك الذرات والجزيئات والجسيمات دون الذرية بدقة فائقة. وهي أساس الفيزياء الحديثة.

مبادئ ميكانيكا الكم

• ازدواجية الموجة والجسيم. الجسيمات والموجات هما جانبان لنفس الشيء.
• Superposition. يمكن للنظام أن يكون في حالات متعددة في وقت واحد.
• Entanglement. يمكن ربط الجسيمات عبر المسافات.
• مبدأ عدم اليقين. حدود معرفة الموقع والزخم.
• Quantization. تأخذ الخصائص قيمًا منفصلة.

ميكانيكا الكم ليست هي نفسها الميكانيكا الكلاسيكية. فالميكانيكا الكلاسيكية تصف الأشياء اليومية، بينما تصف ميكانيكا الكم عالم الذرة وما دون الذرة.