Superpositsiooni

Superpositsioon on füüsikas kasutatav printsiip, mille kohaselt lineaarses süsteemis võib erinevate lahenduste summa anda uue lahenduse. Kui võrrand on lineaarsed ja Ψ1 ning Ψ2 on selle võrrandi lahendused, siis koefitsientidega a ja b koostatud aΨ1 + bΨ2 on sageli ka lahendus. Seda iseloomustab lineaarsus ja see võimaldab erinevaid olekuid või lainevorme koos esineda.

Klassikalises kontekstis tähendab superpositsioon lainete amplituudide liitmist. Lainete koostoime annab interferentsi ja mustreid ning selgitab nähtusi nagu valguse, heli ja vee lainete erinevad koosmõjud. Kui kaks allikat tekitavad sarnaseid laineid, võivad nad tugevdada või nõrgendada teineteise mõju sõltuvalt faaside kokkulangemisest.

Kvantmehaanikas on superpositsioon põhimõtteliselt keskne. Kvantolek on lineaarne kombinatsioon baasolekutest ja süsteem võib olla samaaegselt mitmes olekus. Amplituudid määravad tõenäosused, millega mõõtmine annab konkreetse tulemuse; Borni reegel ütleb, et tõenäosus on amplituudi ruut. Mõõtmine viib ühe tulemuse avaldumise ja võib põhjustada kollapsi või dekoherentsi.

Matemaatiliselt väljendub superpositsioon kui lineaarne superpositsioon: kui Ψ1 ja Ψ2 on lahendused, siis aΨ1 + bΨ2 on lahendus. See on aluseks nii analüütilisele mudeldamisele kui ka katsetele interferentsi, kvantinfotöötluse ja muude nähtuste valdkonnas.

Piirangud: superpositsioon kehtib peamiselt lineaarses süsteemis; mitte‑lineaarsed keskkonnad võivad seda omadust piirata. Kvantmaailmas on oluline ka decoherents, mis mõjutab nähtavust makrotasandil.