量子力学は、原子および亜原子スケールにおける物質とエネルギーを記述する物理学の一分野です。科学において最も成功した理論の一つであると同時に、最も奇妙な理論の一つでもあります。量子力学は、粒子が同時に二つの場所に存在できる世界、測定によって結果が変化する世界、そして不確定性が根本的な世界を記述します。この理論は、1920年代にニールス・ボーア、ヴェルナー・ハイゼンベルク、エルヴィン・シュレーディンガーらによって開発されました。あらゆる実験的検証に合格し、半導体からレーザー、MRIに至るまで、現代の技術の基盤となっています。

量子力学はいくつかの重要な原理に基づいています。波動粒子二重性とは、粒子が波のように振る舞い、波が粒子のように振る舞うという原理です。重ね合わせの原理とは、量子系は測定されるまで複数の状態を同時にとることができるという原理です。量子もつれの原理とは、粒子が古典的な直感では説明できないような方法で結びつくことができるという原理です。不確定性原理とは、位置と運動量のような特定の性質のペアは、両方とも正確に知ることはできないという原理です。量子力学は直感的ではありません。私たちの日常的な経験とは一致しません。しかし、量子力学は機能します。原子、分子、素粒子の振る舞いを驚くほど正確に予測します。量子力学は現代物理学の基礎となっています。

量子力学の原理

• 波動粒子二重性。 粒子と波動は同じものの2つの側面です。
• 重ね合わせ。 システムは同時に複数の状態をとることができます。
• エンタングルメント。 粒子は距離を超えて相関することができます。
• 不確定性原理。 位置と運動量を知ることの限界。
• 量子化。 プロパティは離散値をとります。

量子力学は古典力学とは異なります。古典力学は日常的な物体を記述するのに対し、量子力学は原子や亜原子の世界を記述します。