Superposisjon

Superposisjon, eller prinsippet om superposisjon, er en grunnleggende egenskap i fysikk og matematikk. Den sier at når et system påvirkes av flere kilder samtidig, vil den totale responsen ofte være lik summen av responsene fra hver kilde alene. Dette er spesielt sant i lineære systemer, der ligningene som beskriver reaksjonen er lineære og homogene.

I klassiske bølger og elektromagnetiske felt følger additiviteten prinsippet: hvis y1 og y2 er løsninger til et lineært problem, er y = y1 + y2 også en løsning. Dette fører til interferens: konstruktiv eller destruktiv avhengig av faseforskjellen mellom bølgene. Dette observeres i vannbølger, lyd og lys, og spiller en viktig rolle i optiske fenomen som spredning og fokus.

I kvantemekanikk brukes superposisjon til å beskrive tilstander. Et system kan være i en lineær kombinasjon av basis-tilstander: |Ψ> = c1|φ1> + c2|φ2> + …. Et måleutfall opptrer med sannsynlighet |ci|^2, og målingen kollapser til en av basis-tilstandene. Før måling kan systemet være i en superposisjon av flere tilstander, for eksempel en partikkel i to posisjoner samtidig eller en foton med ulike polarisasjoner. Fenomenet er sentralt for interferenseffekter og for kvanteinformasjon.

Begrensninger og anvendelser: prinsippet gjelder hovedsakelig i lineære medier; i ikke-lineære systemer eller materielle blir superposisjonen brutt eller mindre tydelig. I makroverdenen observeres den ofte ikke direkte på grunn av decoherence og andre effekt som skjuler kvantefulle komponenter.