Η κβαντομηχανική είναι ο κλάδος της φυσικής που περιγράφει την ύλη και την ενέργεια σε ατομική και υποατομική κλίμακα. Είναι μια από τις πιο επιτυχημένες θεωρίες στην επιστήμη και μια από τις πιο παράξενες. Περιγράφει έναν κόσμο όπου τα σωματίδια μπορούν να βρίσκονται σε δύο μέρη ταυτόχρονα, όπου η μέτρηση αλλάζει το αποτέλεσμα και όπου η αβεβαιότητα είναι θεμελιώδης. Η θεωρία αναπτύχθηκε τη δεκαετία του 1920 από τους Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger και άλλους. Έχει περάσει κάθε πειραματική δοκιμή και αποτελεί τη βάση της σύγχρονης τεχνολογίας, από τους ημιαγωγούς μέχρι τα λέιζερ και την μαγνητική τομογραφία.

Η κβαντομηχανική βασίζεται σε μερικές βασικές αρχές. Η δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου λέει ότι τα σωματίδια συμπεριφέρονται ως κύματα και τα κύματα συμπεριφέρονται ως σωματίδια. Η υπέρθεση λέει ότι ένα κβαντικό σύστημα μπορεί να βρίσκεται σε πολλαπλές καταστάσεις ταυτόχρονα μέχρι να μετρηθεί. Η διεμπλοκή λέει ότι τα σωματίδια μπορούν να συνδεθούν με τρόπους που αψηφούν την κλασική διαίσθηση. Η αρχή της αβεβαιότητας λέει ότι ορισμένα ζεύγη ιδιοτήτων, όπως η θέση και η ορμή, δεν μπορούν να είναι και τα δύο γνωστά με ακρίβεια. Η κβαντομηχανική δεν είναι διαισθητική. Δεν ταιριάζει με την καθημερινή μας εμπειρία. Αλλά λειτουργεί. Προβλέπει τη συμπεριφορά ατόμων, μορίων και υποατομικών σωματιδίων με εξαιρετική ακρίβεια. Είναι το θεμέλιο της σύγχρονης φυσικής.

Αρχές κβαντομηχανικής

• Δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου. Τα σωματίδια και τα κύματα είναι δύο όψεις του ίδιου πράγματος.
• Υπερθέση. Ένα σύστημα μπορεί να βρίσκεται σε πολλαπλές καταστάσεις ταυτόχρονα.
• Διεμπλοκή. Τα σωματίδια μπορούν να συσχετιστούν σε απόσταση.
• Αρχή της αβεβαιότητας. Όρια στη γνώση της θέσης και της ορμής.
• Κβαντοποίηση. Οι ιδιότητες λαμβάνουν διακριτές τιμές.

Η κβαντομηχανική δεν είναι η ίδια με την κλασική μηχανική. Η κλασική μηχανική περιγράφει καθημερινά αντικείμενα. Η κβαντομηχανική περιγράφει τον ατομικό και υποατομικό κόσμο.