Die Quantenmechanik ist der Teilbereich der Physik, der Materie und Energie auf atomarer und subatomarer Ebene beschreibt. Sie zählt zu den erfolgreichsten und zugleich faszinierendsten Theorien der Wissenschaft. Sie beschreibt eine Welt, in der sich Teilchen gleichzeitig an zwei Orten befinden können, in der Messungen das Ergebnis verändern und in der die Unschärfe fundamental ist. Die Theorie wurde in den 1920er Jahren von Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger und anderen entwickelt. Sie hat alle experimentellen Prüfungen bestanden und bildet die Grundlage moderner Technologien, von Halbleitern über Laser bis hin zur Magnetresonanztomographie (MRT).

Die Quantenmechanik basiert auf einigen wenigen Schlüsselprinzipien. Der Welle-Teilchen-Dualismus besagt, dass sich Teilchen wie Wellen und Wellen wie Teilchen verhalten. Die Superposition besagt, dass sich ein Quantensystem gleichzeitig in mehreren Zuständen befinden kann, bis es gemessen wird. Die Verschränkung besagt, dass Teilchen auf Weisen miteinander verbunden sein können, die der klassischen Intuition widersprechen. Die Unschärferelation besagt, dass bestimmte Eigenschaftspaare, wie beispielsweise Ort und Impuls, nicht beide exakt bekannt sein können. Die Quantenmechanik ist nicht intuitiv. Sie stimmt nicht mit unserer Alltagserfahrung überein. Aber sie funktioniert. Sie sagt das Verhalten von Atomen, Molekülen und subatomaren Teilchen mit außerordentlicher Genauigkeit voraus. Sie ist das Fundament der modernen Physik.

Prinzipien der Quantenmechanik

• Welle-Teilchen-Dualität. Teilchen und Wellen sind zwei Aspekte desselben Phänomens.
• Superposition. Ein System kann sich gleichzeitig in mehreren Zuständen befinden.
• Entanglement. Teilchen können über Entfernungen hinweg korreliert sein.
• Unschärferelation. Grenzen der Kenntnis von Position und Impuls.
• Quantisierung. Eigenschaften nehmen diskrete Werte an.

Die Quantenmechanik ist nicht dasselbe wie die klassische Mechanik. Die klassische Mechanik beschreibt Alltagsgegenstände. Die Quantenmechanik beschreibt die atomare und subatomare Welt.