Bølgefunktioner

Bølgefunktioner er et centralt begreb i kvantemekanikken. En bølgefunktion, ofte betegnet med det græske bogstav psi (ψ), beskriver kvantetilstanden for et isoleret kvantesystem. Den indeholder al den information, der kan vides om systemet på et givet tidspunkt.

Bølgefunktionen er generelt en kompleks matematisk funktion af position og tid. Dens kvadratiske absolutte værdi, |ψ(x, t)|², giver sandsynligheden for at finde partiklen ved position x på tidspunkt t. Dette kaldes Borns regel. Man kan altså ikke med sikkerhed forudsige en partikels position, men derimod sandsynligheden for at finde den forskellige steder.

Bølgefunktioner adlyder Schrödingerligningen, som er en fundamental ligning i kvantemekanikken. Ligningen beskriver, hvordan bølgefunktionen udvikler sig over tid. Løsningerne til Schrödingerligningen afhænger af systemets energi og de kræfter, der virker på det.

Et vigtigt princip forbundet med bølgefunktioner er superposition. Dette princip siger, at hvis ψ₁ og ψ₂ er mulige bølgefunktioner for et system, så er en linearkombination aψ₁ + bψ₂ (hvor a og b er komplekse tal) også en mulig bølgefunktion. Dette betyder, at et kvantesystem kan eksistere i en blanding af flere tilstande samtidigt, indtil en måling foretages.

Måling af en egenskab ved systemet, såsom position eller impuls, vil tvinge bølgefunktionen til at "kollapse" til en bestemt tilstand, der svarer til måleresultatet. Dette er en af de mest kontraintuitive aspekter af kvantemekanikken. Bølgefunktioner er et abstrakt, men essentielt værktøj til at forstå den mikroskopiske verden.