Kvantmekanik är den gren av fysiken som beskriver materia och energi på atomär och subatomär skala. Det är en av de mest framgångsrika teorierna inom vetenskapen, och en av de märkligaste. Den beskriver en värld där partiklar kan befinna sig på två platser samtidigt, där mätningar förändrar resultatet och där osäkerhet är grundläggande. Teorin utvecklades på 1920-talet av Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger och andra. Den har klarat alla experimentella tester och ligger till grund för modern teknik, från halvledare till lasrar och MRI.

Kvantmekanik bygger på några få nyckelprinciper. Våg-partikeldualitet säger att partiklar beter sig som vågor och vågor beter sig som partiklar. Superposition säger att ett kvantsystem kan vara i flera tillstånd samtidigt tills det mäts. Förveckling säger att partiklar kan länkas samman på sätt som trotsar klassisk intuition. Osäkerhetsprincipen säger att vissa par av egenskaper, som position och rörelsemängd, inte båda kan kännas exakt. Kvantmekanik är inte intuitiv. Den matchar inte vår vardagliga erfarenhet. Men den fungerar. Den förutsäger atomers, molekylers och subatomära partiklars beteende med extraordinär noggrannhet. Det är grunden för modern fysik.

Kvantmekanikens principer

• Våg-partikeldualitet. Partiklar och vågor är två aspekter av samma sak.
• Superposition. Ett system kan vara i flera tillstånd samtidigt.
• Entanglement. Partiklar kan korreleras över avstånd.
• Osäkerhetsprincipen. Begränsningar för att känna till position och momentum.
• Kvantisering. Egenskaper antar diskreta värden.

Kvantmekanik är inte samma sak som klassisk mekanik. Klassisk mekanik beskriver vardagliga föremål. Kvantmekanik beskriver den atomära och subatomära världen.