Kvantumteori

Kvantumteori er en gren av fysikk som beskriver naturen på mikroskopisk nivå, der klassisk mekanikk ikke alltid gir nøyaktige forklaringer. Den forklarer fenomener som bølge- og partikkeladferd, superposisjon og sannsynlighetsfordelte utfall. Tilstandene i kvantumteorien beskrives av bølgelignende funksjoner og utviklingen skjer gjennom matematiske regler som gir sannsynligheter for målte verdier.

Grunnleggende prinsipper inkluderer kvantisering av visse størrelser, bølge-partikkel-dualitet, interferenseffekter og usikkerhetsprinsippet, som sier at visse par av målbare størrelse ikke kan kjennetegnes samtidig med uendelig presisjon. Målinger påvirker ofte tilstanden, og fenomener som entanglement viser at tilstander kan være tett koblet selv over lange avstander. Den matematiske utviklingen brukes i ulike formalismer, der Schrödinger-ligningen beskriver tidsutviklingen i ikke-relativistisk kvantemekanikk og mer generelt i kvantefeltteori, som utvider rammeverket til felt og partikler i samsvar med spesielle relativitet.

Historisk hadde kvantumteori stor påvirkning: Planck introduserte kvantisering av energi (1900); Einstein forklarte fotoelektrisk effekt (1905); Bohr foreslo atommodeller (1913); de Broglie foreslo bølgeliknende egenskaper for partikler (1924); Heisenberg og Schrödinger utviklet matrise- og bølgemekanikken på midten av 1920-tallet. Eksperimentell støtte kommer fra dobbeltspalte og andre kvantefenomener. Anvendelser omfatter halvlederteknologi, lasere, medisinsk bildediagnostikk og kvanteinformasjon, hvor kvantefeltteori utvider rammeverket til å beskrive felt og partikler i samsvar med relativitet.